21.3.3. Защита воздушного бассейна от загрязнений

Защита воздуха от загрязнений осуществляется по трем основным направлениям:

1. Обезвреживание выбросов.

2. Изменение состава топлива.

3. Разработка новых методов преобразования энергии.

Пока разрабатывается в основном только первый путь. Для обезвреживания выбросов используют фильтры и адсорберы для улавливания некоторых газов, улавливается также зола из продуктов горения. Кроме этого, тепловые электростанции оборудуются более высокими трубами для рассеивания выбросов.

Нейтрализуются кислотные оксиды серы и азота. Для нейтрализации оксида серы используют известь, оксид магния, гидроксид кальция.

SO₂ + CaCO₃  CaSO₃ + CO₂

SO₂ + Ca(OH)₂  CaSO₃ + H₂O

SO₂ + MgO  MgSO₃

Оксид азота нейтрализуется содой, известью, аммиаком.

2NO₂ + Na₂CO₃  NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂

2NO₂ + 2NH₄OH  NH₄NO₃ + NH₄NO₂ + H₂O

В настоящее время во многих промышленно развитых странах вводится или ужесточается законодательство, обеспечивающее снижение содержания кислотных оксидов в выпускаемых газах.

Основной загрязнитель воздуха – угарный газ – устраняется окислением. Для этого на выхлопных трубах автомобилей устанавливаются насадки с катализатором, например, палладием.

Очистка топлива от серы и других вредных примесей – другой путь борьбы с загрязнениями. Очищенное топливо при горении дает значительно меньше вредных примесей.

Перспективным направлением за чистоту окружающего воздуха следует считать замену углеводородного топлива на другие горючие вещества, например, водород, спирты.

Развитие атомной энергетики и водородной энергетики решает проблему предотвращения выбросов оксидов серы, азота и углерода в атмосферу.

21.4. Экологические проблемы применения огнетушащих веществ

Среди используемых огнетушащих веществ наибольшие споры вызывают хладоны – галогенпроизводные метана и этана.

Существует гипотеза о разрушении галогенуглеводородами озонового слоя, защищающего Землю от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Содержание озона в атмосфере невелико (10^-5 – 10^-6 % по объему), но именно он обладает уникальной способностью поглощать радиацию с длиной волны менее 290 нм, т.е. наиболее активную в биологическом отношении. Концентрация озона в атмосфере так мала, что если бы он весь собрался у поверхности Земли, то толщина слоя составила бы всего 3 мм.

Образуется озон следующим образом. Фотоны ультрафиолетового света реагируют с молекулами кислорода в атмосфере, расщепляя их на атомы:

О₂ + УФ  О + О.

Атомарный кислород очень реакционноспособен и сразу реагирует с молекулами кислорода, образуя озон

О + О₂  О₃.

Каждая из образовавшихся молекул озона может поглощать в стратосфере УФ-фотоны со средней энергией (биологически активные), образуя вновь молекулу кислорода и атомарный кислород:

О₃ + УФ  О₂ + О.

Далее процесс образования молекул озона повторяется.

Образованию озона препятствуют вещества – перехватчики излучения. Считают, что именно хладоны, особенно хлорсодержащие, накапливаются в атмосфере и способствуют процессу разрушения озонового слоя. Хладоны, например, СF₂Cl₂ и CFCl₃, хоть и являются очень устойчивыми соединениями, но на высоте 25-30 км под действие УФ-излучения все же распадаются с образованием атомарного хлора. И именно атомарный хлор вступает в реакцию с озоном и атомарным кислородом:

Cl + O₃  ClO + O₂

ClO + O  Cl + O₂

В результате атомы хлора, расходуемые в первой реакции, вновь появляются во второй. Поэтому атом хлора может разрушить много молекул озона, а накопления озона не будет.

Следует отметить, что есть и другие газы, которые реагируют с озоном в этих условиях. Это метан СН₄ и оксид азота (II) NO.

И поскольку такая опасность существует, в сентябре 1987 года в Монреале представителями 20 стран был подписан международный протокол, ограничивающий производство и применение галогнеуглевододов в бытовых целях, а в целях пожаротушения предполагается их использовать в особых случаях. Кроме этого, ученые объединили свои усилия по изучению самого озонового слоя и средств его защиты.