В статье рассматривается роль санитарно-защитных зон для объектов энергетики в вопросах уменьшения их вредного воздействия на окружающую среду.
Ключевые слова: энергетика, санитарно-защитная зона, загрязняющие вещества, газоустойчивость, выбросы.
В системе теплоснабжения города Семей задействованы одна ТЭЦ и девятнадцать котельных. Все котельные предприятия расположены в пределах городской черты, а также в районе размещения поселка Шульбинск, в непосредственной близости от жилых районов, которые ими обслуживаются. По месту расположения и с учетом зон влияния котельные сгруппированы по двадцати промплощадкам.
Теплоснабжающие организации города Семей используют уголь разреза Каражыра. Топливо сжигается слоевым и пылевидным способами. Как и все подобные предприятия, регулярно выполняя мероприятия по защите окружающей среды, они, тем не менее, оказывают воздействие на все, что окружает территорию. В условиях увеличения техногенных нагрузок санитарно-гигиеническая роль покрытых растительностью пространств города является мощным средством нейтрализации вредных последствий техногенного загрязнения для городского населения. И здесь особенно актуально рассмотреть каким образом уменьшает такое воздействие санитарно-защитная зона и зеленые насаждения, и каким кустарникам и деревьям отдать предпочтение, с целью уменьшения вредного воздействия объектов энергетики.
Природные, озелененные территории, а также акватории, влияют на микроклиматические характеристики городской среды, в том числе задерживают десятки тонн пыли, концентрируют в листьях тяжелые металлы, участвуют в формировании температурно-влажностных режимов, химического состава воздуха: биотрансформируют и рассеивают сотни тысячи тонн загрязняющих веществ, обогащают воздух кислородом. Они оказывают воздействие на скорость движения воздушных потоков, уровень инсоляции поверхностей на уровне земли, зданий и сооружений, а также снижают шумовую нагрузку от автомобилей и других источников [1].
Цель и задачи
Цель — изучение роли санитарно-защитной зоны (СЗЗ) объектов энергетики города Семей в вопросах охраны атмосферного воздуха.
Задачи:
- анализ способов очистки атмосферного воздуха от выбросов топливно-энергетического комплекса;
- анализ санитарной эффективности системы озеленения санитарно-защитных зон;
- анализ основных загрязняющих веществ энергетических предприятий;
- анализ растений, наиболее устойчивых к воздействию вредных выбросов объектов энергетики.
Объект исследования
Растения санитарно-защитных зон объектов энергетики.
Для того чтобы очищать выбросы в атмосферу, на предприятиях используются мокрые и сухие методы очистки воздуха.
При «мокрых» типах очистки выбросы газов пропускаются через емкость с водой или с определенными химическими растворами. В результате происходит оседание пыли и нейтрализация кислот или щелочей. Такие типы очистки могут избавить выбрасываемый воздух от 90 % вредных веществ. Однако это сложная и тяжелая в использовании технология. В связи с этим для очистки выбросов на энергетических предприятиях города Семей используют «сухие» методы очистки.
Основными среди «сухих» методов очистки считаются электростатический и фильтрационный. При первом выбросы поступают в специальный корпус. Внутрь подается ток, который заряжает частички пыли и загрязнений, после этого они притягиваются к электродам. Это технология недорогая, но она способна очистить воздух только на (40÷70) %. Поэтому ее чаще всего используют вместе с фильтрационным методом. После электростатики воздух под большим напором поступает в емкость, где стоят сотни тканевых фильтров, на которых оседают около (95÷99) % загрязнений. Потом очищенный воздух выходит в атмосферу, а фильтры в емкости сильно встряхиваются, чтобы упал осадок. После этого поступает следующая порция выбросов [2].
Из всех возможных на сегодняшний день и ближайшее будущее средств борьбы с техногенными загрязнениями энергетических предприятий единственным практически осуществимым средством остается формирование аэродинамической системы из древесно-кустарниковых насаждений.
Предприятия или их отдельные здания и сооружения, технологические процессы которых являются источником выделения в атмосферный воздух вредных и неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Для повышения эффективности санитарно-защитных зон на их территории высаживают древесно-кустарниковую и травянистую растительность, снижающую концентрацию промышленной пыли и газов [3].
Санитарная эффективность системы озеленения санитарно-защитных зон будет зависеть не только от правильности принципов озеленения, хорошего ухода за насаждениями, но и от величины площади озеленения. Чем полнее система аэродинамических зеленых коридоров и больше общая площадь озеленения, тем приземные загрязнения будут лучше улавливаться и выдуваться во внешние пространства пригородной зоны [3].
Озеленение территорий энергетических предприятий затрудняется наличием различных выбросов, загрязняющих атмосферу и отрицательно действующих на растения. Наиболее вредно действующими на растения веществами являются пыль и газообразные соединения азота, серы и углерода, в связи с их преобладающим количеством в выбросах. В промышленных выбросах всегда присутствует не одно какое-то соединение, а их комплекс. На рисунке 1 представлена диаграмма основных видов загрязнений котельных и ТЭЦ города Семей [2].
Рис. 1. Диаграмма выбросов для ГКП «Теплокоммунэнерго» города Семей
Оксид углерода получается при неполном сгорании углеродистых веществ, дерева, каменного угля и многих других горючих материалов. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта. Вдыхаемый в больших количествах оксид углерода поступает в кровь, повышает количество сахара в крови, ослабляет подачу кислорода к сердцу. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу города Семей 4561.08755 т.
ТЭС города ежегодно выбрасывают в атмосферу 3044.618963 тонн серы. Сернистый ангидрид выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива. Серный ангидрид образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Сероводород и сероуглерод поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
Оксиды азота также поставляются в атмосферу выбросами энергетических предприятий. Диоксид азота относится ко 2 классу опасности, обладает высокой реакционной способностью. Диоксид азота является важной составляющей фотохимических процессов в атмосфере, связанных с образованием озона при солнечной погоде. При небольших концентрациях диоксида азота наблюдается нарушение дыхания, кашель. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу только от предприятий ГКП «Теплокоммунэнерго» составляет 1003.902467 т. в год.
В соответствии с СП «Санитарно-эпидемиологические требования по установлению санитарно-защитной зоны производственных объектов», утвержденных Постановлением Правительства РК № 93 от 17.01.2012 г., санитарно-защитная зона установлена по расчетам рассеивания загрязняющих веществ от источников предприятия, согласно которых размер СЗЗ для предприятия ГКП «Теплокоммунэнерго» составляет менее 1000 м, предприятие относится к объектам I класса опасности (СЗЗ не менее 1000 м) [4].
Территория санитарно-защитной зоны предназначена для:
- обеспечения снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха, уровней шума и других факторов негативного воздействия до предельно допустимых значений за ее пределами на границе с селитебными территориями;
- создания санитарно-защитного и эстетического барьера между территорией предприятия и территорией жилой застройки;
- организации дополнительных озелененных площадей, обеспечивающих экранирование, ассимиляцию, фильтрацию загрязнителей атмосферного воздуха и повышение комфортности микроклимата.
Для защитных зон важно выбрать ассортимент растений, соответствующий климатическим и почвенным условиям района и характеру загрязнения воздуха отходами данного предприятия.
В санитарно-защитных зонах предприятий, интенсивно загрязняющих атмосферный воздух вредными для растительности газами, каковыми являются теплоснабжающие предприятия, следует выращивать наиболее газоустойчивые деревья, кустарники и травы с учетом степени агрессивности и концентрации промышленных выбросов.
Газоустойчивость оценивается по пятибалльной шкале: «5» — не имеющие видимых повреждений, рост и развитие нормальное; «4» — с небольшими отклонениями от нормы; «3» — имеющие ожоги на листьях (30 ÷ 40) %; «2» — очень ослабленные растения, имеющие ожоги на листьях (50 ÷ 60) %; «1» — погибающие растения [2].
На основе данных таблицы 1 согласно руководству по проектированию санитарно защитных зон промышленных предприятий был произведен отбор и построен график устойчивости растении против производственных выбросов ТЭЦ и котельных (рисунок 2).
Рис. 2. Устойчивость против производственных выбросов ТЭС, работающих на угле
Как видно из графика, к наиболее газоустойчивым выбросам котельных и ТЭЦ, а также способным хорошо произрастать в местных климатических условиях древесным насаждениям, можно отнести дуб, тополь, клен, иву, шиповник и акацию.
Пыль — дисперсная система, состоящая из твердых различных по величине частичек, находящихся в воздухе во взвешенном состоянии. При проникновении взвешенных частиц в органы дыхания происходит нарушение системы дыхания и кровообращения. Вдыхаемые частицы влияют как непосредственно на респираторный тракт, так и на другие органы за счет токсического воздействия входящих в состав частиц компонентов.
Ежегодно от предприятия ГКП «Теплокоммунэнерго» города Семей в атмосферу поступает 6020.568574 тонн неорганической пыли с (70 ÷ 20) % содержанием двуокиси кремния (шамот, цемент, глина, глинистый сланец, доменный шлак, песок, клинкер, зола, кремнезем и др.). Количество неорганической пыли с содержанием двуокиси кремния ниже 20 % (доломит, пыль) ежегодно составляет 50.5503753 тонн в год.
Процесс очищения от пыли происходит следующим образом. Загрязненный воздушный поток, встречающий на своем пути зеленый массив, замедляет скорость, в результате чего под влиянием силы тяжести от 60 до 70 % пыли, содержащейся в воздухе, оседает на деревья и кустарники. Некоторое количество пыли выпадает из воздушного потока, наталкиваясь на стволы, ветви, листья. Значительная часть пыли оседает на поверхность листьев, хвои, веток, стволов. Во время дождя эта пыль смывается на землю. Под зелеными насаждениями вследствие разности температур, возникают нисходящие потоки воздуха, которые также увлекают пыль на землю. Распространению или движению пыли препятствуют не только деревья и кустарники, но и газоны, которые задерживают поступательное движение пыли, перегоняемой ветром из разных мест.
Пылезадерживающие свойства различных пород деревьев и кустарников неодинаковы и зависят от морфологических особенностей листьев. Лучше всего задерживают пыль шершавые листья и листья, поверхность которых покрыта ворсинками, как у сирени. Если принять количество пыли, задерживаемой 1 см2 поверхности листа тополя за 1 (единица), то количество пыли, удерживаемой таким же по площади листом клена остролистного, составит 2, сирени 3, вяза 6. Осевшая на листьях пыль, периодически смывается дождем, сдувается ветром, и листья вновь способны задерживать пыль.
Хвойные растения, такие как, туя, можжевельник и пихта очищают воздух в течение всего года, а не только в теплое время. Березы, вырабатывающие фитонциды, биологически активные летучие вещества, подавляют и убивают развитие и рост вредных микроорганизмов, однако эти деревья лучше сажать подальше от «грязных» производств — они не так жизнестойки, как тополя или клен [5].
Исходя из вышесказанного, можно отметить наиболее подходящие породы, очищающие атмосферный воздух от выбросов энергетических предприятий. К ним можно отнести тополь. Именно он лучше всех других деревьев справляется с промышленными выбросами в атмосферу. Его широкие и клейкие листья успешно задерживают пыль, фильтруя воздух. Тополь быстро растет и набирает зеленую массу, которая поглощает углекислый газ и вырабатывает путем фотосинтеза кислород. Гектар тополей вырабатывает кислорода в 40 раз больше, чем гектар хвойных деревьев. Раздражающую многих проблему тополиного пуха можно решить заменой черного тополя «непушащими» видами — серебристым и белым.
Большую роль в очищении атмосферного воздуха может сыграть карагач. Карагач хорошо приспособлен к местным климатическим условиям. Он может расти и на очень сухих почвах, превосходя по засухоустойчивости и солевыносливости не только ильм, но и вяз, что является большим преимуществом для условий произрастания вблизи котельных и ТЭЦ. Он выживает без полива даже в засушливое лето, живет до 150 лет, хорошо переносит обрезку.
Хорошо справляются с поглощением вредных веществ из воздуха шиповник, акация, вяз. Эти растения также выживают в условиях высокой запыленности. Их можно сажать в качестве зеленого щита против дымовых газов. Вязы своими широкими листьями удерживают в шесть раз больше пыли, чем тополя.
Результаты
В результате проведенных исследований было выявлено, что наиболее оптимальным как с экологической, так и с экономической точек зрения, способом очистки атмосферы от выбросов энергетических предприятий города Семей является формирование аэродинамической системы из древесно-кустарниковых насаждений.
В условиях увеличения техногенных нагрузок санитарно-гигиеническая роль покрытых растительностью пространств города является мощным средством нейтрализации вредных последствий техногенного загрязнения для городского населения.
Атмосфера города испытывает влияние от широкого спектра химических загрязнений выбрасываемых предприятием ГКП «Теплокоммунэнерго» (диоксид серы, диоксид азота, оксид углерода, пыль неорганическая с различным процентным содержанием двуокиси кремния).
Была изучена степень улавливания углекислого газа древесными растениями. К наиболее газоустойчивым, пылезадерживающим, а также способным хорошо произрастать в местных климатических условиях древесным насаждениям можно отнести дуб, тополь, клен, иву, шиповник и акацию.
Литература:
1. Воробьев С. А. «Накопление и распределение тяжелых металлов и радионуклидов в парковых экосистемах». Специальность 03.00.16 — «Экология». Орел — 2005.
2. Проект нормативов предельно-допустимых выбросов (ПДВ) для ГКП «Теплокоммунэнерго» ГУ «Отдел жилищно-коммунального хозяйства, пассажирского транспорта и автомобильных дорог г. Семей» на праве хозяйственного ведения. — Семей, 2012.
3. Санитарные правила по приказу МЗ РК от 06.10.2010 г. № 795 «Санитарно-эпидемиологические требования по установлению санитарно-защитной зоны производственных объектов».
4. Санитарно-эпидемиологические требования по установлению санитарно-защитной зоны производственных объектов № 93 от 17.01.2012 г.
5. Авдеева, Е.В. «Зеленые насаждения в мониторинге окружающей среды крупного промышленного города (на примере г. Красноярска)» 03.00.16 — Экология. Красноярск — 2008. ГОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет».
