2. Забруднення атмосферного повітря

Рівень забруднення атмосферного повітря в Україні досить ви­сокий. За даними Мінстату України в останні роки щорічний середній загальний обсяг викидів шкідливих речовин в атмос­ферне повітря становив 6,04 млн т, причому 4,16 млн т - від стаціонарних джерел забруднення, що на 8% менше, ніж у 1997 р., та 1,88 млн т - від автотранспорту (нестаціонарних джерел). Високий рівень забруднення повітря залишається в містах Укра­їни, які знаходяться переважно в Донецько-Придніпровському промисловому регіоні: Кривому Розі, Маріуполі, Донецьку, Запоріжжі, Дніпродзержинську, Дніпропетровську, Єнакієвому, Луганську, Дебальцевому.

Обсяг викидів забруднюючих речовин підприємствами Донецько-Придніпровського регіону складає 81% від загального обсягу викидів по країні. Ця величезна промислова зона є одні­єю з найнебезпечніших для навколишнього середовища. Висо­кий рівень забруднення атмосфери у цих містах зумовлений переважно підвищеним вмістом у повітрі специфічних шкідливих речовин, а також наявністю двоокису азоту і пилу. Найбільше забруднюють повітря підприємства обробної промисловості (1488,0 тис. т), паливно-енергетичного комплексу (1376,5 тис. т), видобувної промисловості (1047,0 тис. т). Негативно впливають на стан атмосфери викиди підприємств будівництва (46,9 тис. т) та сільського господарства (9,4 тис. т).

Найбільше викидів окислів азоту, діоксиду сірки та пилу дають стаціонарні джерела підприємств паливно-енергетичного комплексу - відповідно 56%, 70% і 52%; викидів вуглеводнів та летких органічних сполук (ЛОС) - підприємства видобувної промисловості (74%), а викидів оксиду вуглецю - підприємства обробної промисловості (70%).

Кількість забруднюючих речовин, викинутих рухомими дже­релами, свідчить, що автотранспорт сьогодні є одним із найбі­льших забруднювачів атмосфери в Україні. Понад 63% свинцю, 54% окислів вуглецю, 36% вуглеводнів і більше 25% окислів азоту від загальної кількості цих речовин по країні потрапля­ють у повітря саме від автотранспорту. У багатьох областях кра­їни викиди автотранспорту є основним джерелом забруднення повітря.

До основних антропогенних забруднювачів які викликають регіональні або глобальні зміни атмосфери, можна віднести оксид вуглецю СО, оксид сірки(ІV) SO2, оксиди NO, галогенорганічні сполуки, вуглеводневі сполуки, важкі метали, аерозолі. В таблиці 9.1 наведено масштаби природних і антропогенних надходжень деяких забруднень в атмосферу Землі за станом на 1988р.

Наявні відносно невеликі глобальні зміни вмісту оксиду вуглецю(ІV) не впливають безпосередньо на людину й інші живі істоти, тому СО2 звичайно не відносять до забруднювачів. Однак навіть ці невеликі зміни істотно впливають на клімат, тому СО2 слід розглядати як один з найважливіших антропогенних забруднювачів атмосфери.

Таблиця 9.1. Природні і антропогенні надходження деяких забруднювачів в атмосферу, т/рік

Забруднювачі	Природні надходження	Антропогенні викиди
Оксид вуглецю СО		3,5 ∙ 108
Оксид сірки (ІV) SO2	1,4 ∙ 108	1,45 ∙ 108
Оксиди азоту - NOх	1,4 ∙ 109	/1,5: 2,0/ ∙ 107
Галогенорганічні сполуки		2,0 ∙ 106
Вуглеводні сполуки	1,0 ∙ 109	1,0 ∙ 106
Важкі метали*
Свинець Рв		2,0 ∙ 105
Ртуть Нg		5,0 ∙ 103
Аерозолі різних видів	/7,7: 22,0/ ∙ 1010	/9,6: 26,0/ ∙ 1010

*3а іншими оцінками антропогенні викиди в кілька разів більші. Техногенні викиди оксиду зуглецю(ІV ) в останнє десятиріччя становили 5 -10млрд т на рік, тобто близько 10% його природних надходжень. Проте антропогенний вплив на баланс оксиду вуглецю(ІV) в атмосфері не обмежується його техногенними викидами. Не менший вплив й інтенсивної вирубки лісів які поглинають десятки мільярдів тонн оксиду вуглецю(ІV ) на рік, а також зростання площ пустель і забудов.

Фоновий вміст в атмосфері природного оксиду вуглецю СО дуже малий -близько 10^-5 %, але в повітрі великіх міст і поблизу автострад його значно більше 0,0001 - 0,025%, що вже дуже шкідливе для людини. Вдихання протягом кількох годин повітря з вмістом СО 0,02% може викликати судому органів, дихання і втрату свідомості.

Найбільші викиди СО в атмосферу дають:

• Автотранспорт - 2,7∙ 10⁸т/рік;

• Спалення вугілля - 1,5∙ 10⁸ т/рік;

• Лісові пожежі -1,5∙ 10⁷ т/рік;

• Різні промислові технології - 3,5∙10⁷т/рік.

У містах колишнього СРСР автотранспорт дуже сильно забруднює повітря і грунт шкідливими для людей і рослин свинцем і бензпіренами. У більшості великих міст України, де немає якихось особливо великих промислових викидів, автотранспорт є основним джерелом забруднення повітря. У цивілізованих країнах забруднення повітря автотранспортом (при значно більшій його кількості) значно менші в наслідок вищої якості двигунів, кращого регулювання їх, заборони додавати в бензин тетраетілсвінець.

Оксид сірки (І\/) SO2 - найшкідливіший з усіх техногенних викидів для рослин і особливо для хвойних лісів. У повітрі великих міст і промислових центрів вміст SO2 в кілька разів більший, ніж у сільській місцевості, що також дуже прискорює корозію металів і викликає хронічні захворювання органів дихання у людей. Негативний вплив мають не лише SO2 , а й продукти його фотохімічних перетворень в атмосфері: сірчаний ангідрід SO3 , сірчана кислота Н2SO4 тощо. При наявності у повітрі оксиду азоту ((ІV)NО2 і водяної пари ультрафіолетове випромінювання Сонця викликає такі хімічні перетворення SO2:

2 SO2 + О2 → 2 SO3;

SO3 + Н2О → Н2SO4;

а також

SO2 + NО2 + Н2О → Н2SO4 + NО.

Накопичення в повітрі великої кількості пари сірчаної кислоти може спричинювати кислотні дощі, які згубно впливають на ліси , с/г рослини і здоров'я людей.

Основним джерелом техногенних вуглеводневих сполук в атмосфері є автотранспорт. При неповному згоранні пального утворюється велика кількість канцерогенних циклічних вуглеводневих сполук, що можуть викликати захворювання на рак легенів. Особливо багато концерогенннних сполук дає спалювання дизельного пального і мазуту. Основним джерелом оксидів азоту також є автотранспорт. Під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця оксид азоту (IV) NО може перетворюватись на оксид (ІІ) NО. Але частіше у повітрі відбувається хімічна реакція:

2 NО + О2 → 2 NО2

При взаємодії з водяною парою оксид азоту (ІІ) NО утворює азотну кислоту НNОз та інші азотні сполуки. При наявності ультрафіолетового випромінювання оксиди азоту можуть сполучатись з вуглеводневими сполуками, утворюючи фотохімічні окислювачі: пероксиацетилнітрат (ПАН), пероксибензоїлнітрат(ПБН), озон, пероксид водню. При наявності в смогу оксиду азоту(ІІ) або йодиду калію він набуває брунатного забарвлення.

Перший президент Академії Наук України В.У.Вернадський вважав, що атмосферний азот біогенний.

Інертні гази Не, Nе, Аг, Кг, Хе в основному виділились з твердого тіла Землі при розпаді радіоактивних елементів. З них лише Гелій може дуже повільно дисинувати в міжпланетний простір, решта пасивно накопичуються в атмосфері не беручи участі в хімічних і біологічних процесах.

Метан СН4 виділяється в атмосферу внаслідок розкладу в грунті в анаеробних умовах органічної речовини у кількості близько 1млрд т на рік. У стратосфері метан окислюється перетворюючись на воду і оксид вуглецю. Це основне джерело водяної пари в стратосфері. У мезосфері ці молекули води в наслідок фотосинтезу розкладаються на водень і кисень. Атмосферний кисень, який був втрачений на окислення метану в стратосфері, знову повертається в атмосферу дещо вище - з нижній мезосфері. Водень поступово підіймається до рівня екзосфери і звідти дисинує в міжпланетний простір. Отже, водяна пара в тропосфері, стратосфері і термосфері має різне походження.

Пероксид азоту N2О виділяється в атмосферу природним шляхом з грунту і поверхневого шару океану в наслідок денітрифікації зв'язаного азоту мікроорганізмами - у кількості близько 100млн т на рік руйнується пероксид азоту в атмосфері в наслідок фотодисоціації в стратосфері і тропосфері, а також при взаємодії з атомарним киснем у стратосфері. Озон (О3) найбільш інтенсивно утворюється на висотах близько 50км при взаємодії атомарного і молекулярного кисню. Атомарний кисень в атмосфері утворюється в наслідок фотодисоціації молекул кисню О2 під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця з довжиною хвилі λ < 0,242мкм. Цей процес постачає в стратосферу і мезосферу Землі близько 2млрд. т озону на рік. Приблизно така кількість озону розпадається в природних умовах внаслідок фотодисоціації, а також при взаємодії з атомами кисню, водню, хлору, брому, гідроксилом ОН і оксидом азоту NО. Вже помітне глобальне зменшення озону в атмосфері Землі. Справа в тому, що озоновий шар атмосфери дуже сильно ослаблює ультрафіолетове випромінювання Сонця з довжиною хвилі λ = 0,25/0,33 мкм на його шляху до земної поверхні. Ультрафіолетове випромінювання особливо з довжиною хвилі 0,28 < λ 0,315мкм (так зване ультрафіолетове випромінювання В-УФ-В) біологічно дуже активне. Збільшення потоку УФ-В в двоє в даній місцевості викличе значне збільшення ймовірності захворювань людей на рак шкіри і катаракту, змінить генетичний код багатьох рослин і мікроорганізмів, помітно зменшить врожаї багатьох с/г культур.

Руйнування озонового шару атмосфери пов'язують зі збільшенням антропогенних викидів з атмосферу галогенорганічних сполук. Найбільшу концентрацію в стратосфері з усіх галогенів має хлор, акий відіграє роль каталізатора руйнування озону у такому циклі реакцій:

Сl + O3 → СlО + O2;

СlО + О → Сl + O2;

Ще ефективніший як каталізатор руйнування азону бром. За його участю можуть відбуватися такі реакції:

Вг + O3 → ВгО + O2;

ВгО + О → Вг + O2;

ВгО + ВгО → 2Вг + O2;

Один атом бору може зруйнувати десятки тис. молекул озону. У присутності брому активізується як каталізатор і хлор, бо стає можливим такий цикл руйнування озону:

Вг + O3 → ВгО + O2;

Cl + O3 → Cl О + O2;

ВгО + Cl О → Вг + Cl + O2;

Водяна пара від земної поверхні не піднімаються вище різня тропопаузи (тобто вище 20км) і її фотодисоціація не може бути джерелом атм. кисню. У 1988 році американські науковці(зробили відкриття) Л.Франк, Дж.Сигуорт і Дж.Кревен зробили відкриття котре змінює наші уявлення про масштаби впливу притоку речовин з космосу на Землю і життя на ній. Було відкрито, що в атмосферу Землі з космосу щодоби влітає близько 30000 стотонних снігових ядер міні-комет про існування яких у міжпланетному просторі до 1986р. не було відомо нічого. За рік вони приносять у верхню атмосферу більше 1млрд т. кисню.

Рослини за рік виділяють в атмосферу близько 70млрд т кисню ( в тому числі близько 50млрд т - рослини суходолу, а решту - фітопланктон і водорості).

Представимо відшкодування збитків природному середовищу від забруднення атмосферного повітря.

Розрахунки наднормативних викидів (Мі) в тоннах здійснюються шляхом визначення різниці між фактичними і дозволенними потужностями викидів з урахуванням часу роботи джерела з режимі наднормативного викиду. Розрахунок виконується за формулою(9.2):

Мі = 0,0036 (ViCi - Mgi) T (9.2)

де Vi -об'ємна витрата газопилового потоку на виход: із джерела, м³ / с;

Сі - середня концентрація і-ї забруднюючої речовини (із серії видібраних проб), г/ м³, розрахована як середня арифметична;

Mgi - потужність дозволеного викиду і -ї забруднюючої речовини по даному джерелу, г/с, встановлена дозволом на викид;

Т - час роботи джерела в режимі наднормативного викиду, годин. Розрахунок розмірів відшкодування збитків за наднормативні викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря ведеться на основі розміру мінімальної заробітної плати з урахуванням обсягів наднормативних викидів і регулюючих коефіцієнтів. Розмір компенсації збитків в одиницях націонльної валюти визначається формулою 9.3.

З = Мі  1, 1П  Аі  Кт  Кзі (9.3)

де, З - розмір компенсації збитків, одиниць національної валюти;

Мі - маса і - тої забруднюючої речовини що викинута в атмосферне повітря понаднормативно, тонн;

1,1П - базова ставка компенсації збитків з частках мінімальної заробітної плати (П) за одну тонну умовної забруднюючої речовини на момент перевірки, одиниць національної валюти/тонну;

Аі - безрозмірний показник відносної небезпечності і-тої забруднюючої речовини;

Кт - коефіцієнт, що враховує територіальні соціально-екологічні особливості;

Кзі - коефіцієнт, що залежить від різня забруднення атмосферного повітря населеного пункту і-тою забруднюючою речовиною.

Безрозмірний показник відносної небезпечності і-тої забруднюючої речовини(Аі) визначається із співвідношення за формулою 9.4.

Аі = __1__ (9.4)

ГДКі

ГДКі - середньодобова граничнодопустима концентрація або орієнтивно безпечний рівень впливу (ОБРВ) і-тої забруднюючої речовини, мг/ м³. Для речовин, по яких відсутня величина сереньодобової граничнодопустимої концентрації, при визначенні показника відносної небезпечності береться величина максимальної разової ГДК забруднюючої речовини в атмосферному повітрі. Для речовин з ГДК більше 1 в чисельнику зводиться поправочі коефіцієнт 10.

Для речовин, по яких відсутні величини ГДК і ОБРВ, показник відносної небезпечності Аі приймається рівним 500.

Коефіцієнт, що враховує териториальні соціально-екологічні особливості (Кт), залежать від чисельності жителів населеного пункту, його народногосподарського значення і розраховується за формулою 9.5.

Кт = Кнас  Кф (9.5)

де Кнас- коефіцієнт, що залежить від чисельності жителів населеного пункту і визначається за табл.9.2.

Кф - коефіцієнт, що враховує народногосподарське значення населеного пункту і визначається за табл 9.3.

Таблиця 9.2.

Чисельність населення, тис. чол.	Кнас
До 100	1,00
100,1-250	1,20
250,1-500	1,35
Більше 1000	1,80

Таблиця 9.3.

Тип населеного пункту	Кф
1. Організаційно-господарські та культурно-побутові центри місцевого значення з перевагою аграрно-промислових функцій (районні центри, міста, селища районного підпорядкування та села)	1,0
2. Багатофункціональні центри, центри з перевагою промислових і транспортних функцій (обласні центри, міста обласного підпорядкування, великі промислові та транспортні вузли)	1,25
3. Центри з перевагою рекреаційних функцій	1,65

Примітка. Якщо населений пункт одночасно має промислове та рекреаційне значення застосовується коефіцієнт Кф=1. Коефіцієнт, що залежить від рівня забруднення атмосферного повітря населеного пункту і-тою забруднюючою речовиною (Кзі), визначається за формулою 9.6.:

Кзі = __g___ (9.6.)

ГДКсі

де g - середньорічна концентрація і-тої забруднюючої речовини за даними прямих інструментальних вимірів та стаціонарних постах за попередній рік, мг/ м³;

ГДКсі - середньодобова гранично допустима концентрація і-тої забруднюючої речовини, мг/ м³.

У випадку коли в даному населеному пункті інструментальні виміри концентрації даної забруднюючої речовини не виконуються, а також коли рівні забруднення атмосферного повітря населеного пункту і-тою забруднюючою речовиною не перевищують ГДК, значення коефіцієнта Кзі приймається рівним 1.

Дані розрахунку збитків за наднормативні викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря по підприємству зводяться в таблицю 9.4.

Плата(П) за викиди в атмосферу пересувними джерелами забруднення визначають по формулі:

П = Si = 1; n(Hi  Мл  Кт)

де Ні - норматив плати за викиди шкідливих речовин, що утворюються при паленні 1т палива, грн/г;

Мл - маса шкідливих речовин, що викинено на протязі року, т (табл.9.5);

Кт - територіальний коефіцієнт (табл.9.6).

Таблиця 9.4

Нормативи плати (Ні) за викиди шкідливих речовин, що утворюються після спалення 1т нального

Вид пального	Норматив плати, грн/т
Дизпаливо	680
Бензин: етильований	840
неетильозаний	510

Таблиця 9.5

Значення маси (Мл) шкідливих речовин, котрі надходять в атмосферу

Шкідлива речовина	Маса викидів шкідливих речовин при використанні, т/т пального
	Бензин	Дизпаливо
Чадний газ	0,6	0,1
Вуглеводні	0,1	0,03
Оксиди азоту	0,04	0,04
Бензопирен	2,310-4	1,010-4
Оксиди сірки	0,002	0,2
Сажа (копоть)	5,810-4	0,0155
Свинець	3,010-4

Таблиця 9.6

Територіальний коефіцієнт Кт

Характер устаткування місць розмішення шкідливих речовин	Величина, Кт
Спеціально відведеня місця (полігони) Звалища котрі не представляють безпеки забруднення середовищу. Місця неорганізованого складування шкідливих речовин	1,0 2,0 10,0