Сергей Веселков

Игорь Доронин

Давно изучены вредности выбросов, но мы не научились уменьшать их содержание одновременно: уменьшая одних, мы увеличиваем выбросы других. Но оказалось, что метод одновременного уменьшения все же есть.

При нормальной работе котельных установок происходит непрерывный выброс в атмосферу продуктов сгорания, в которых всегда присутствуют вещества, оказывающие вредное воздействие на жизнедеятельность растений, животных и человека. Сжигание газообразных топлив сопровождается поступлением в атмосферу углекислоты (углекислого газа) СО₂ оксидов азота NO_x (NO + NO₂), небольшого количества продуктов неполного сгорания – оксида углерода СО.

В продуктах сгорания мазутов содержится углекислота, оксиды азота, сернистого и серного ангидридов (SO₂ и SO₃), соединения ванадия, оксид углерода и метан. С ними могут также выбрасываться частицы отложений, удаляемых с поверхности нагрева котлоагрегатов при их отчистке. При сгорании практически всех видов топлива в атмосферу поступает 3,4 – бенз(а)пирен С₂₀Н₁₂.

Попробуем разобраться в их токсичности.

Сернистый ангидрид (диоксид серы) SO_2. 

Класс опасности – 3

ПДКсс - 0,05

ПДКмр - 0,5

Бесцветный газ с характерным резким запахом. Токсичен.

Диоксид серы образуется при использовании резервных видов топлива  предприятиями теплоэнергетического комплекса (мазут, уголь, газ низкого качества) и выбросов дизельного автотранспорта.

В лёгких случаях отравления сернистым ангидридом появляются кашель, насморк,  слезотечение, чувство сухости в горле, осиплость, боль в груди; при острых отравлениях средней тяжести, кроме того, головная боль, головокружение, общая слабость, боль в подложечной области; при осмотре — признаки химического ожога слизистых оболочек дыхательных путей. Длительное воздействие сернистого ангидрида может вызвать хроническое  отравление. Оно проявляется атрофическим Ринитом, поражением зубов, часто обостряющимся токсическим бронхитом с приступами удушья. Возможны поражение печени, развитие пневмосклероза. Особенно высокая чувствительность к диоксиду серы наблюдается у людей с  хроническими заболеваниями  органов дыхания, в частности, с бронхиальной астмой.

  Весьма вредным является выброс в атмосферу сернистого газа. Он обладает резким запахом, но не имеет цвета. Запах газа начинает ощущаться при концентрации 0,006 мг/л. Содержание оксидов серы в продуктах сгорания практически не зависит от качества организации топочного процесса и определяется в основном содержанием серы в топливе.

При концентрации газа 0,05 мг/л газ вызывает раздражение слизистой оболочки глаз и кашель. Такую концентрацию человек может выдержать всего 3 минуты, а 0,3 мг/л – всего одну минуту. Высокие концентрации сернистого газа вызывают острый бронхит, одышку, потерю сознания. Кроме вредного воздействия на всё живое сернистый газ вызывает усиленную коррозию металлических поверхностей и порчу различных веществ и материалов. При наличии сернистого газа снижается также прозрачность атмосферы.

Содержание серного ангидрида в продуктах сгорания котельных топлив не превышает 3 % содержания сернистого газа, однако при выходе из дымовой трубы, под действием солнечной радиации, сернистый ангидрид окисляется в серный, а за тем, соединяясь с водой, может образовывать серную кислоту.

Токсичным веществом является также оксид углерода СО. Это соединение образуются в случае неполного сгорания углерода практически при сжигании всех видов топлива. Количество оксида углерода при сжигании газа и мазута может составлять 0,05 %. Оксид углерода не имеет запаха и цвета, что затрудняет его обнаружение.

Углерода окись СО (угарный газ)

Класс опасности – 4

ПДКсс - 0,05

ПДКмр - 0,15

Газ без цвета и запаха. Токсичен. 

Углерода окись образуется в результате неполного сгорания углерода в топливе. В частности при горении углерода или соединений на его основе (например, бензина) в условиях недостатка кислорода. Подобное образование происходит в печной топке, когда слишком рано закрывают печную заслонку (пока окончательно не прогорели угли).

Образующийся при этом монооксид углерода, вследствие своей ядовитости, вызывает физиологические расстройства («угар») и даже смерть, отсюда и одно из названий — «угарный газ» Основным антропогенным источником CO в настоящее время служат выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания автомобилей. Оксид углерода образуется при сгорании углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания при недостаточных температурах или плохой настройке системы подачи воздуха

При острых отравлениях головная боль, головокружение, тошнота, слабость, одышка, учащенный пульс. Возможна потеря сознания, судороги, кома, нарушение кровообращения и дыхания. СО, попадая в кровь, связывается с гемоглобином вместо кислорода — в результате чего наступает удушье. При хронических отравлениях появляются головная боль, бессонница, возникает  эмоциональная неустойчивость, ухудшаются внимание и память. Возможны органические поражения нервной системы, сосудистые спазмы.

Углерода двуокись (углекислый газ) - СО2.

Бесцветный газ со слабым кисловатым запахом. Диоксид углерода не токсичен. Большая концентрация в воздухе вызывает гипоксию (длительностью до нескольких суток), головные боли, головокружение, тошноту (конц 1.5 - 3%). При конц. выше 61% теряется работоспособность, появляется сонливость, ослабление дыхания, сердечной деятельности, возникает опасность для жизни. 

Сероводород 

Класс опасности – 2

ПДКмр - 0,008

Бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Вещество раздражает глаза и дыхательные пути. Вдыхание газа может вызвать отек легких Быстрое испарение жидкости может вызвать обморожение. Вещество может оказывать действие на центральную нервную систему. Воздействие может вызвать потерю сознания и смерть. Эффекты могут быть отсроченными. 

Сажа

Класс опасности – 3

ПДКсс - 0,5

ПДКмр - 0,15

Дисперсный углеродный продукт неполного сгорания. Сажевые частицы не взаимодействуют с кислородом воздуха и поэтому удаляются только за счет коагуляции и осаждения, которые идут очень медленно. Поэтому, для сохранения чистоты окружающей среды нужен очень жесткий контроль за выбросами сажи. Канцероген, способствует возникновению рака кожи.

      Высокотоксичными соединениями, возникающими при работе котель­ных установок, являются оксиды азота, образующиеся в результате прямо­го окисления азота в ядре факела при горении всех видов топлива. При температурах (1800 ÷ 1900)° С и наличии свободного кислорода концентрация оксидов азота, образующихся в факеле, превышает допустимую в свежем воздухе норму в 1000 – 20000 раз.

Оксиды азота окрашены в красно – бурый цвет и являются отравляющими газами, причем диоксид азота в 4 раза более токсичен, чем оксид. Кроме отравляющего действия на организм человека, оксиды азота вызывают интенсивную коррозию металлических поверхностей. Очистка продуктов сгорания от оксидов азота способами улавливания технически сложна и в большинстве случаев экономически не рентабельна.

Азота оксид (окись азота) NO. 

Класс опасности -3

ПДКсс - 0,06

ПДКмр - 0,4

Бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, известен под названием  «веселящий газ», т.к. значительные количества его возбуждающе действуют на нервную систему. В смеси с кислородом применяют для наркоза в легких операциях. 

Оксид азота образуется при горении угля, нефти и газа. Он образуется при  взаимодействии азота N2 и кислорода O2 воздуха при высокой температуре: чем выше температура горения угля, нефти и газа, тем больше образуется оксида азота. Далее при обычной температуре NO окисляется до NO2 который уже является вредным веществом.

Азота диоксид (двуокись азота) NO_2. 

Класс опасности – 2

ПДКсс - 0,04

ПДКмр - 0,085

При высоких концентрациях бурый газ с удушливым запахом. Действует как острый  раздражитель. Однако при тех концентрациях, которые присутствуют в атмосфере. Однако у детей в возрасте 2-3 года наблюдался некоторый рост заболеваний бронхитом. Под воздействием солнечной радиации и при наличии несгоревших углеводородов окислы азота вступают в реакции с образованием фотохимического смога. Часто различные окислы азота, которые образуются при сгорании любых видов  топлива, объединяют в одну группу "NOx". Однако наибольшую опасность представляет именно двуокись азота NO2                        

Общее количество выбросов оксидов азота в атмосферу в мире составляет величину порядка 51 млн. тонн в год. При этом 95% от общих выбросов поступает в атмосферу вместе с продуктами сгорания топлив.

Влияние на обоняние, даже если концентрация диоксида азота будет невысокой, люди способны ощущать его специфический запах. Пороговым значением фиксации газа в воздухе для человека считается 0,23 мг на куб. метр. При этом наблюдаются неприятная сухость в горле и раздражение слизистой, которые проходят при концентрации, превышающей пороговое значение обнаружения в 15 раз.

Влияние диоксида азота на зрение. Одним из последствий комплексного воздействия на слизистые оболочки является ухудшение способности человека видеть в сумерках. Теряется возможность приспособления к отсутствию света. Пороговая концентрация по изменению световой чувствительности глаза составляет 0,14 мг на куб. метр.

Влияние на органы дыхания. При относительно невысоких концентрациях диоксид азота в атмосфере способен нарушать дыхание. Так, уже при содержании его в воздухе 0,056 мг на куб. метр у здорового человека наблюдается повышение сопротивления дыхательных путей.

Результатом воздействия больших концентраций оксидов азота может быть отек легких. Это объясняется следующим:

При попадании в организм и взаимодействии с влагой диоксид и оксид азота образуют азотистую и азотную кислоты, разъедающие стенки альвеол легких.

У детей, проживающих на территориях, где диоксид азота присутствовал в концентрациях 0,117-0,205 мг на куб. метр, выявлены изменения объема форсированного выдоха. Кроме того, в мазках крови наблюдались значительные изменения

Наиболее распространенным и сильнодействующим канцерогеном является так называемый 3,4 – бенз(а)пирен С₂₀Н₁₂ . Это соединение представляет собой твёрдое вещество в виде желтоватых игольчатых кристаллов, образующееся при сжигании топлива. На количество бенз(а)пирена влияет режим работы топки, особенно величина температуры в ядре факела и количество имеющегося там в наличии кислорода. Бенз(а)пирен образуется при высокой температуре в случае недостатка кислорода  для полного сгорания топлива.