§ 2. КИСЛОТНЫЕ ОСАДКИ

Сжигание каменного угля на ТЭС ведет к выбросам в атмосферу не только двуокиси углерода. Примеси серы, содержащиеся в угле, приводят к выбросам сернистого газа SO₂, а при высокой температуре в топках котлов ТЭС (700°С) возникают оксиды азота (N₂0, N₂0₄).

ТЭС на угле, обладающая электрической мощностью в 1 ГВт, ежегодно потребляет 3 млн т угля и выбрасывает в окружающую среду 11 млн т СО₂, 120 тыс. т сернистого газа, 20 тыс. т оксидов азота и 750 тыс. т золы. Сжигание нефти дает в 2 раза меньше выбросов сернистого газа, сжигание газа - в 100 раз меньше. В целом ежегодно в атмосферу выбрасывается 99 млн т сернистого газа, 2,50 млн т пыли, более 65 млн т оксидов азота.

Антропогенные выбросы сернистого газа в 2 раза превышают поступление этого газа в результате природных явлений, антропогенные выбросы оксидов азота составляют примерно 40% от естественных выбросов. Смешиваясь в облаках с парами воды, сернистый газ порождает серную кислоту, а оксиды азота - азотную кислоту, которые затем падают на землю в виде кислотных осадков. Проблема кислотных осадков возникла в начале 70-х годов XX в. Наиболее остро она проявилась в странах Скандинавского полуострова, где в тысячах озер стали исчезать рыба, микроорганизмы, причем вода вроде бы оставалась такой же чистой. Понадобились годы исследований, чтобы понять, что закисление среды и ее последствия - не только скандинавская проблема. Все грозные признаки этого налицо в восточных районах США (за 20 лет кислотность увеличилась в 10 - 30 раз в 30- 60% озер), в Канаде, ФРГ, Англии, Бельгии, Нидерландах, Польше и других странах Западной и Восточной Европы. Западные области СНГ также попадают в ареал распространения кислотных осадков (рис. 10.6, наличие кислоты при рН<7).

От таких осадков страдают не только озера, но и леса, поля, пастбища. Кислота, падающая с неба, разъедает исторические памятники, трубопроводы, столбы, бетонные фундаменты, кабели. В Западной Европе жертвами кислотных осадков стали 38 % лесов. Только в ФРГ от кислотных осадков пострадало около 50 % лесов,

163

Рис. 10.6. Среднегодовые значения рН дождей над Европой в 1985 г.

в Австрии - около 30%, поражены леса в Чехии, Словакии, Польше (75 %) и других странах Европы.

Швеция имеет более 100 тыс. озер на своей территории, из них 18 тыс. "мертвые", лишенные жизни (рис. 10.7).

В Норвегии в 5000 из 17 500 озер исчезла рыба. В Канаде из-за частых кислотных осадков стали мертвыми 14 000 озер.

164

Рис. 10.7. Влияние кислотности материковых вод на выживание
организмов

Из-за кислотных осадков скорость коррозии в промышленных районах в 2 -10 раз выше, чем в сельской местности. Когда люди вдыхают туман, содержащий капельки кислоты, это вызывает у них аллергию и бронхит. При вдыхании кислотных частиц с пылью,

165

содержащей тяжелые металлы (медь, цинк и др.), возможно появление раковых опухолей.

Главным "экспортером" кислотных дождей в Европе в 80-х годах стала Великобритания. В нашу страну поступает в 8 раз больше сернистого газа и в 7,3 раза больше оксидов азота, чем выносится с ее территории в другие государства.

Для уменьшения выбросов сернистого газа предлагаются следующие меры.

1. Промывка угля после измельчения. Это приводит и удалению 50 - 90% соединений серы-пирита и к увеличению стоимости электроэнергии примерно на 10%.
2. Химическое удаление серы - десульфурация. В этом случае затраты на производство электроэнергии возрастут на 15 - 25%. В США в 1991 г. около 50% угля, используемого на ТЭС, подвергалось очистке. Во Франции и Великобритании очищается весь уголь.
3. Замена угля на низкосернистые виды топлива: нефть и газ.
4. Сжигание угля в псевдосжиженном слое в смеси с песком и известью, которая постоянно как бы кипит под действием вдуваемого снизу воздуха. В результате сера соединяется с известью и удаляется с золой.
5. Использование скрубберов - жидких фильтров, содержащих водный раствор извести, для газообразных продуктов сгорания.

Снижение выбросов оксидов азота возможно при использовании специальных горелок для последовательного дожигания первичных продуктов сгорания, с помощью селективного каталитического восстановления оксидов азота и др. Следует подчеркнуть, что чем выше степень очистки газов, тем выше ее стоимость (рис. 10.8).

Наиболее неблагоприятные районы России по кислотным осадкам: Кольский полуостров, восточный склон Уральского хребта и район Таймыра. Кислотные осадки присутствуют в радиусе 10 - 20 км вокруг индустриальных гигантов. При наличии кислотных дождей снижается урожайность капусты, свеклы, огурцов,

Рис. 10.8. Нелинейный рост
стоимости очисткиот
загрязнений.

Высокая степень очистки отходящих газов от таких загрязнителей атмосферы, как SO₂ и NP_x, может достигаться при низких затратах, однако на определенном этапе они резко возрастают. Стоимость очистки от SO₂ рассчитана для Восточной Европы (в нем. марках за тонну удаленного загрязнителя), от NO_x, - для Западной Европы

166

Рис. 10.9. Индексы объемов выбросов некоторых загрязнителей воздуха.

Страны Большой семерки предприняли энергичные меры по повышению эффективности использования энергии и контролю за выбросами. Несмотря на экономический рост почти на 60% по сравнению с 1970 г., выбросы CO₂ и NO_x в этих странах остались практически на прежнем уровне главным образом благодаря повышению эффективности использования энергии, а выбросы оксидов серы сократились на 40 % благодаря как повышению эффективности использования энергии, так и эффективным технологиям, снижающим степень загрязнения

лука, гороха, салата, ячменя, кукурузы. Повышенная кислотность переносится лишь картофелем. Для уменьшения кислотности необходимо известкование почвы.

Мировое сообщество предпринимает определенные шаги по борьбе с кислотными дождями. В 1983 г. вступила в силу Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на больших расстояниях.

В 1985 г. в Хельсинки 20 государств Европы и Канада подписали Протокол о 30%-ном снижении выбросов серы.

Принятые в странах Большой семерки в 1970-1990 гг. меры позволили при росте ВВП на 60 % практически не увеличить выбросы CO₂ и NO_x и снизить выбросы SO_x (рис. 10.9).

167