Причины загрязнения воздуха

Загрязнение воздуха возникает, когда в атмосферу или воздух производственных помещений поступают химические вещества, газы, аэрозоли и твердые частицы, способные изменить его естественный состав. Источники загрязнения воздуха могут иметь природное происхождение, однако для населенных пунктов и производственных территорий большое значение имеет деятельность человека: промышленность, энергетика, транспорт, сжигание топлива, строительство и различные технологические процессы.

При этом наличие предприятия, котельной или автомобильной дороги само по себе еще не показывает фактический уровень загрязнения воздуха. Значение имеют состав и количество выбросов, режим работы оборудования, высота источника, наличие очистных установок, расстояние до контролируемой точки и условия рассеивания загрязняющих веществ.

Для промышленных предприятий одним из основных способов получить объективные данные являются замеры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Исследования позволяют определить фактические показатели конкретного стационарного источника и контролируемых загрязняющих веществ.

Основные причины загрязнения воздуха

Причины загрязнения атмосферного воздуха принято разделять на две большие группы — природные и антропогенные.

Природные источники существуют независимо от хозяйственной деятельности человека. К ним относятся природные пожары, пыль, переносимая воздушными массами, биологические частицы и некоторые другие процессы.

Антропогенные источники непосредственно связаны с деятельностью человека. Именно они имеют особое значение для производственного и экологического контроля.

К основным причинам загрязнения воздуха относятся:

• промышленные выбросы;
• сжигание топлива;
• работа автомобильного и другого транспорта;
• образование пыли при производственных процессах;
• строительные и земляные работы;
• работа котельных и теплогенерирующего оборудования;
• химические и термические технологические процессы;
• сварка, окраска, пайка и обработка материалов;
• хранение и пересыпка сыпучего сырья;
• обращение с отходами;
• пожары.

На конкретной территории одновременно могут действовать несколько источников. Поэтому определить причину загрязнения воздуха только визуально обычно невозможно.

Промышленные предприятия как источник загрязнения воздуха

Промышленность является одним из наиболее очевидных антропогенных источников загрязнения атмосферного воздуха.

В процессе производства загрязняющие вещества могут поступать через:

• дымовые трубы;
• вентиляционные выбросы;
• аспирационные системы;
• технологические отверстия;
• котельные;
• печи;
• сушильные установки;
• окрасочные камеры;
• дробильное оборудование;
• места загрузки и выгрузки материалов.

Состав загрязнений определяется технологическим процессом.

При сжигании топлива могут образовываться оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы и твердые частицы. При окраске и использовании растворителей возможны выбросы летучих органических соединений. Механическая обработка и пересыпка материалов становятся источниками пыли.

Поэтому фраза «предприятие загрязняет воздух» сама по себе практически ничего не говорит о характере воздействия. Необходимо установить, какой источник работает, какие вещества образуются и в каком количестве они поступают в воздух.

Именно для этой задачи выполняются измерения выбросов загрязняющих веществ от стационарных источников.

Сжигание топлива и загрязнение воздуха

Одна из распространенных причин загрязнения воздуха — процессы горения.

Они происходят:

• в промышленных печах;
• в котельных;
• в теплогенерирующем оборудовании;
• в двигателях внутреннего сгорания;
• при технологическом нагреве;
• при сжигании различных видов топлива.

Состав образующихся веществ зависит от топлива и условий горения.

Например, при неполном сгорании углеродсодержащего топлива образуется оксид углерода — угарный газ. На производственных объектах, где присутствуют двигатели внутреннего сгорания, печи, котлы и другое теплогенерирующее оборудование, может потребоваться измерение оксида углерода в воздухе рабочей зоны.

При использовании серосодержащего топлива одним из контролируемых веществ может становиться диоксид серы.

Следовательно, загрязнение воздуха определяется не только количеством используемого топлива, но также его составом, конструкцией оборудования, полнотой сгорания и режимом эксплуатации.

Транспорт как причина загрязнения воздуха

Автомобильный транспорт особенно заметно влияет на качество воздуха в городах и возле интенсивно используемых дорог.

Источником загрязнений становится не только выхлоп двигателя.

В формировании загрязнения участвуют:

• продукты сгорания топлива;
• частицы износа тормозных механизмов;
• частицы износа шин;
• дорожная пыль;
• повторное поднятие частиц движущимся транспортом.

Поэтому уровень загрязнения воздуха около крупных магистралей может отличаться от фоновых значений.

Однако присутствие дороги рядом с предприятием одновременно усложняет определение источника загрязнения: часть обнаруживаемых веществ может формироваться транспортом, часть — производственными объектами, а часть присутствовать в фоновых концентрациях.

Пыль как источник загрязнения воздуха

Значительную группу загрязнителей составляют твердые частицы.

Источниками пыли могут быть:

• дробление материалов;
• шлифование;
• резка;
• деревообработка;
• обработка минерального сырья;
• пересыпка порошков;
• строительные работы;
• движение транспорта;
• работа карьеров;
• сварочные процессы;
• горение.

Особенность пылевого загрязнения заключается в том, что один и тот же визуальный признак — запыленность — может быть связан с совершенно разными веществами.

Минеральная пыль, древесная пыль, металлические частицы и сварочный аэрозоль имеют различное происхождение и требуют соответствующего подхода к контролю.

Если загрязнение возникает непосредственно в производственном помещении и воздействует на работников, необходимо оценивать уже не только атмосферные выбросы предприятия, но и состояние воздуха рабочей зоны. Такие исследования могут проводиться в рамках производственного лабораторного контроля.

Что такое PM2.5 и PM10

При оценке загрязнения воздуха часто встречаются обозначения PM2.5 и PM10.

PM — particulate matter, то есть взвешенные частицы.

PM10 — частицы с аэродинамическим диаметром до 10 мкм.

PM2.5 — более мелкие частицы с аэродинамическим диаметром до 2,5 мкм.

Важно понимать, что PM2.5 — не отдельное химическое вещество. Это размерная характеристика частиц.

В состав такой пыли могут входить:

• сажа;
• минеральные компоненты;
• соли;
• металлы;
• органические соединения;
• продукты горения.

Поэтому показатель концентрации PM характеризует количество частиц определенной размерной фракции, но сам по себе не раскрывает полный химический состав загрязнения.

Загрязнение воздуха при сварке и обработке металлов

Отдельный источник загрязнения производственной среды — сварочные процессы.

Во время сварки образуется аэрозоль, состав которого зависит от свариваемого материала, электрода, проволоки, покрытия и технологии.

При недостаточной эффективности местной вытяжной вентиляции загрязняющие вещества могут распространяться по производственному помещению и воздействовать не только на сварщика, но и на работников соседних участков.

В такой ситуации необходимо рассматривать сразу две составляющие:

• фактическую концентрацию загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны;
• эффективность удаления загрязнений системой вентиляции.

Поэтому видимый дым над сварочным постом — это основание искать источник и оценивать условия труда, а не самостоятельный количественный показатель загрязнения воздуха.

Химические вещества как причина загрязнения воздуха рабочей зоны

На химических, металлургических, коммунальных, строительных и других объектах воздух может загрязняться газообразными веществами.

На izmerenia.by в рамках производственного лабораторного контроля выполняются исследования различных вредных веществ, в том числе диоксида азота, аммиака, сероводорода, диоксида серы, оксида углерода, кислот и ряда летучих органических соединений.

Например, на объектах, где возможны процессы с участием серосодержащего сырья или топлива, актуально измерение диоксида серы в воздухе.

Для канализационных сооружений, очистных сооружений, отдельных производств и других объектов с возможным выделением H₂S может применяться измерение сероводорода в воздухе рабочей зоны.

Перечень веществ нельзя выбирать произвольно. Он должен соответствовать сырью, материалам, оборудованию и фактически происходящим технологическим процессам.

Строительство и загрязнение воздуха

Строительная деятельность может становиться значительным источником пыли.

Особенно интенсивное пылеобразование возможно при:

• демонтаже конструкций;
• резке бетона и камня;
• земляных работах;
• перемещении грунта;
• хранении сыпучих материалов;
• движении строительной техники;
• сухой уборке территории.

В отличие от трубы котельной, такие источники часто являются неорганизованными.

На интенсивность загрязнения влияют влажность материала, скорость ветра, размер частиц, организация хранения, интенсивность работ и наличие мероприятий по пылеподавлению.

Пожары как причина сильного загрязнения воздуха

Пожары способны приводить к резкому увеличению содержания продуктов горения и твердых частиц.

Это касается:

• лесных пожаров;
• торфяных пожаров;
• горения отходов;
• пожаров на промышленных объектах;
• возгорания складируемых материалов.

Особенность дымового загрязнения заключается в способности воздушных масс переносить его на значительные расстояния.

Поэтому запах дыма или повышение концентрации частиц не обязательно означает наличие источника непосредственно рядом с точкой наблюдения.

Загрязнение воздуха при обращении с отходами

Объекты накопления, переработки и удаления отходов также могут быть источниками загрязняющих веществ.

Характер загрязнения зависит от состава отходов и происходящих процессов.

Особенно проблемными являются:

• открытое сжигание отходов;
• термическая переработка;
• разложение органических материалов;
• пересыпка пылящих отходов;
• работа оборудования по дроблению и переработке.

Поэтому при определении причин загрязнения необходимо учитывать не только основное производство, но и вспомогательные процессы предприятия.

Первичное и вторичное загрязнение воздуха

Не все загрязняющие вещества поступают в воздух непосредственно из трубы или вентиляционного выброса.

Первичные загрязнители поступают непосредственно от источника.

Например:

• оксид углерода при неполном сгорании;
• частицы пыли при дроблении;
• летучие вещества при использовании растворителей.

Вторичные загрязнители образуются уже после поступления первичных веществ в атмосферу в результате химических и фотохимических реакций.

К известным примерам относится приземный озон.

Это важно для понимания причин загрязнения воздуха: вещество, обнаруженное в определенной точке, не всегда выбрасывалось ближайшим источником именно в таком химическом виде.

Почему уровень загрязнения воздуха постоянно меняется

Концентрация загрязняющих веществ зависит не только от интенсивности выбросов.

На нее влияют:

• скорость ветра;
• направление ветра;
• температура воздуха;
• осадки;
• устойчивость атмосферы;
• рельеф;
• характер застройки;
• расстояние от источника.

Например, один и тот же стационарный источник может работать в неизменном режиме, однако концентрация загрязняющего вещества в определенной точке территории будет различаться в зависимости от направления и скорости ветра.

Поэтому показатель «уровень загрязнения воздуха сегодня» нельзя автоматически использовать как характеристику постоянного воздействия конкретного предприятия.

Что такое фоновое загрязнение воздуха

Воздух возле промышленного объекта уже может содержать определенное количество загрязняющих веществ до учета выбросов рассматриваемого предприятия.

Это называется фоновым загрязнением.

Его могут формировать:

• другие предприятия;
• автомобильный транспорт;
• котельные;
• частное отопление;
• строительные площадки;
• удаленные источники;
• природные процессы.

Следовательно, обнаружение определенного вещества рядом с предприятием еще не доказывает, что весь измеренный объем загрязнения создан именно этим предприятием.

Для установления причин необходимо анализировать источники, технологические процессы и результаты инструментального контроля.

Что такое ПДК загрязняющих веществ в воздухе

ПДК — предельно допустимая концентрация.

Смысл показателя состоит в том, что фактически установленную концентрацию конкретного вещества сопоставляют с нормативным значением, применимым к соответствующей среде и условиям контроля.

При этом нельзя говорить об одной общей «ПДК загрязнения воздуха».

Для разных веществ устанавливаются разные нормативные значения.

Также необходимо различать:

• атмосферный воздух;
• воздух рабочей зоны.

Для них решаются разные задачи контроля и применяются соответствующие нормативные подходы.

Уровень и степень загрязнения воздуха

Запрос «уровень загрязнения воздуха» часто воспринимается как поиск одной универсальной цифры.

На практике ситуация сложнее.

В воздухе одновременно могут присутствовать разные вещества:

Поэтому концентрация загрязняющего вещества и величина выброса — не одно и то же.

Труба является источником выброса. А воздух в определенной точке характеризуется концентрацией вещества, сформированной под воздействием одного или нескольких источников и условий рассеивания.

Датчики и карта загрязнения воздуха

Карты качества воздуха и различные датчики позволяют получать ориентировочную информацию о состоянии воздуха.

Особенно распространены приборы, оценивающие содержание взвешенных частиц.

Однако данные такого устройства нельзя автоматически использовать вместо профессиональных лабораторных измерений.

Причин несколько:

• датчик измеряет ограниченный набор показателей;
• результат относится к конкретной точке;
• разные приборы имеют различную точность;
• показатель PM не определяет полный химический состав загрязнения;
• для производственного контроля необходимо решать конкретную измерительную задачу.

Поэтому бытовой мониторинг и лабораторный контроль имеют разное назначение.

Как определить причину загрязнения воздуха на предприятии

Если на предприятии наблюдается пыль, дым, запах или предполагается воздействие вредных веществ, пытаться сразу измерять максимальное количество соединений обычно нерационально.

Сначала следует определить потенциальные источники.

Практический алгоритм выглядит следующим образом:

1. Определить технологический процесс. Что производится, нагревается, сжигается, смешивается, дробится, окрашивается или испаряется.
2. Найти источники. Трубы, вентиляционные выбросы, местные отсосы, печи, котлы, сварочные посты, емкости.
3. Определить возможные загрязняющие вещества. Перечень формируется по технологии и используемому сырью.
4. Определить среду контроля. Нужно исследовать выброс от источника или воздух рабочей зоны.
5. Выбрать точки измерений. Они должны соответствовать поставленной задаче.
6. Провести лабораторные измерения.
7. Сопоставить результаты с применимыми нормативами.

Такой подход позволяет не просто зафиксировать факт наличия вещества, а связать результаты с реальными производственными процессами.

Как контролируют промышленные выбросы

Для стационарных источников загрязнения атмосферного воздуха лабораторные измерения позволяют определить фактические параметры выброса.

На izmerenia.by направление измерений атмосферы включает, в частности, твердые частицы, оксиды серы, азота и углерода, формальдегид, сероводород, аммиак и метан.

Перед заказом работ предприятию полезно подготовить:

• количество источников выбросов;
• их тип;
• перечень загрязняющих веществ, если он известен;
• режим работы оборудования;
• информацию о точках отбора проб;
• сведения о газоочистных установках;
• цель проведения измерений.

Именно эти сведения используются при определении объема работ по замерам выбросов.

Как уменьшить загрязнение воздуха на производстве

Эффективнее всего бороться с загрязнением непосредственно в месте его образования.

В зависимости от производства применяются:

• герметизация оборудования;
• местная вытяжная вентиляция;
• аспирация;
• пылеулавливание;
• газоочистные установки;
• изменение режимов горения;
• замена сырья или материалов;
• закрытое хранение сыпучих материалов;
• увлажнение при пылящих процессах;
• регулярное обслуживание оборудования;
• инструментальный контроль.

Сам факт установки фильтра или другого очистного оборудования еще не означает, что загрязнение устранено. Эффективность зависит от состояния оборудования, расхода газового потока, нагрузки и соблюдения режима эксплуатации.

Поэтому после технических изменений необходимо оценивать фактический результат, а не только наличие оборудования.

Загрязнение атмосферного воздуха и воздуха рабочей зоны: в чем разница

Это принципиально разные направления контроля.

Атмосферный воздух — воздух внешней среды.

Воздух рабочей зоны — воздушная среда, в которой находится работник при выполнении производственных операций.

Один технологический процесс способен одновременно влиять на обе среды.

Например, при сварке аэрозоль сначала образуется непосредственно возле рабочего места. Затем часть загрязнений удаляется местной или общеобменной вентиляцией.

Поэтому предприятию могут потребоваться разные виды исследований.

Если необходимо определить выброс от стационарного источника, применяются замеры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу.

Если необходимо оценить воздействие химических веществ, газов или пыли непосредственно на работников, исследования проводятся в рамках производственного лабораторного контроля.

Последствия загрязнения воздуха

Последствия определяются видом вещества, концентрацией, продолжительностью воздействия и условиями контакта.

На производстве особое значение имеют ситуации, когда работник находится возле источника загрязнения продолжительную часть смены.

Поэтому задача производственного контроля состоит не в субъективной оценке «воздух чистый или грязный», а в определении конкретного фактора.

Необходимо знать:

• какое вещество может присутствовать;
• откуда оно поступает;
• какова его концентрация;
• в каких условиях находится работник;
• с каким нормативом необходимо сравнивать результат.

Именно измеряемые показатели позволяют объективно оценивать состояние производственной среды.

Частые вопросы

Какие основные причины загрязнения воздуха?

Основными антропогенными причинами являются промышленные выбросы, транспорт, энергетика, сжигание топлива, строительные процессы, образование пыли, обращение с отходами и другие виды хозяйственной деятельности.

Что больше всего загрязняет воздух на предприятии?

Зависит от технологии. Источником может быть котел, печь, окрасочная камера, сварочный пост, дробилка, аспирационная система, химический процесс или другое оборудование.

Как измерить загрязнение воздуха?

Сначала необходимо определить предполагаемое загрязняющее вещество и задачу контроля. После этого выбираются метод измерения и точки отбора. Универсального анализа «на всё загрязнение воздуха» не существует.

Что показывает ПДК?

ПДК — нормативная концентрация конкретного загрязняющего вещества. Фактический результат измерения сопоставляется с нормативом, применимым к соответствующей среде.

Что такое PM2.5?

Это взвешенные частицы с аэродинамическим диаметром до 2,5 мкм. PM2.5 характеризует размер частиц, а не одно конкретное химическое вещество.

Можно ли определить загрязнение воздуха по запаху?

Запах может указывать на присутствие определенных веществ, но не позволяет надежно определить их концентрацию. Некоторые загрязняющие вещества могут присутствовать без выраженного запаха.

Как понять, какие замеры нужны предприятию?

Необходимо знать технологические процессы, оборудование, сырье, предполагаемые загрязняющие вещества, рабочие места и источники выбросов. По этим данным формируется перечень измерений.

Лабораторный контроль загрязнения воздуха

Для предприятия главный вопрос заключается не в том, существует ли загрязнение воздуха вообще, а какие вещества образуются именно на его объекте и где необходимо их контролировать.

Если имеется котельная, труба, сушильная камера, аспирация или другой стационарный источник, могут потребоваться замеры выбросов. Если загрязняющее вещество воздействует непосредственно на персонал, исследуется воздух рабочей зоны. Если проблема связана с конкретным газом, перечень исследований определяется исходя из технологического процесса.

Аккредитованная лаборатория izmerenia.by выполняет замеры выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, производственный лабораторный контроль и исследования отдельных химических факторов воздуха.

Для расчета объема работ достаточно предоставить сведения об объекте, источниках выбросов, оборудовании, технологическом процессе и предполагаемых загрязняющих веществах. Если точный перечень факторов неизвестен, его можно определить исходя из особенностей производства и цели лабораторного контроля.