Горизонты техники для детей, 1973 №6

Отравленный воздух

Загрязнение городского воздуха пылью и дымом не только доставляет много хлопот жителям почти всех современных городов (вымытые окна быстро покрываются слоем пыли, фасады домов становятся грязными и серыми, а воротничок сорочки или блузки после однодневной носки с трудов удается отстирать), но и представляет угрозу для здоровья, иногда даже — смертельную. В средние века истинным бедствием были так называемые моровые поветрия, — эпидемии, сеявшие смерть. А у нашего двадцатого века есть свое бедствие — воздух, насыщенный дымом, пылью ядовитыми газами. И чем более бурными темпами развивается техническая цивилизация, тем сильнее губительное влияние отравленного воздуха, особенно в городах и поселках.

В каждом городе постоянно дымят сотни труб. Вырывающиеся из них клубы дыма застилают небо, висят серой пеленой над окрестностями. Выбросы дыма больше всего загрязняют городской воздух. То, что мы привыкли называть дымом, представляет собой смесь, состоящую из продуктов неполного сгорания угля — твердых (сажа, летучая зола), и газообразных, среди которых больше всего ядовитых соединений серы (двуокись и трехокись серы), не менее ядовитых окиси углерода, или угарного газа, двуокиси углерода, разных смолистых субстанций и углеводородов.

В случае промышленных предприятий дело не ограничивается выбросом дыма через фабричные трубы. Очень часто в атмосферу проникают различные испарения, образующиеся в ходе производственных процессов. Они характеризуются не только дурным запахом, но и зачастую содержат самые различные химические соединения, вредные для людей и всей окружающей среды.

Следующий, вслед за фабричными трубами, «поставщик» продуктов сгорания в атмосферу — автомобиль. Мы видим в нем лишь удобное средство передвижения, забывая, как правило, что почти каждый автомобиль отравляет воздух, которым мы дышим. Автомобильные выхлопные газы содержат большое количество окиси углерода и тетраэтилсвинца. Наряду с этим летучие компоненты горючего поступают непосредственно в атмосферу а результате испарения из бензобаков и карбюраторов. Содержание ядовитых субстанций в выхлопных газах в значительной мере зависит от технического состояния машин. Чем больше изношен двигатель, тем хуже сгорает в нем горючее и тем больше выбросы в атмосферу. Автомобили приводят, кроме того, к дополнительному загрязнению воздуха пылью, образующейся от трения автопокрышек о мостовую.

Пыль — наиболее бросающийся в глаза, распространенный вид загрязнения атмосферы. Пыль образуется в большом количестве при транспортировке различных пылеобразующих строительных материалов, угля, кокса, шлака и золы, при уборке улиц, вывозе мусора, ремонте дорог, на строительных площадках и промышленных предприятиях, особенно — цементных заводах.

Для того, чтобы не утомить и не испугать читателя, мы не будем перечислять всех ядовитых веществ, содержащихся в воздухе крупного города (особенно с развитой промышленностью и большим количеством автомашин), мы ограничимся только одним, наиболее распространенным — двуокисью серы.

Этот ядовитый газ образуется главным образом при сгорании топлива. Его концентрация в воздухе не может превышать — без вреда для здоровья человека — 0,25 миллиграмма в одном кубическом метре. Однако редко когда содержание двуокиси серы в воздухе промышленных городов и районов не превышает нормы. Многократное зачастую превышение этой нормы вызвано тем, что тысячи фабричных труб выбрасывают в атмосферу среди других веществ большое количество двуокиси серы. Так например, на территории Англии сгорание 205 миллионов тонн угля в год приводило к выделению в атмосферу пяти миллионов тонн этого газа. Кроме того, почти полмиллиона тонн образуется от сжигания жидкого топлива. Это колоссальное количество летучего газа насыщает атмосферу английских городов и поселков, конечно, прежде всего в промышленных районах.

Вдыхание и заглатывание загрязненного воздуха и ядовитых химических соединений не может не влиять на состояние здоровья жителей этих районов. Перечисление всех заболеваний, вызываемых этим, заняло бы слишком много места. Стоит лишь упомянуть, что проведенные во многих странах массовые обследования показали, что современное «моровое поветрие» в городах служит причиной широкого распространения заболеваний легких, особенно кониозов, бронхита и рака легких, заболеваний органов кровообращения, гнойных воспалений кожи, глазных болезней, дефектов зрения у детей. Жители современных городов и индустриальных центров ежедневно вдыхают отравленный воздух; это продолжается годами и приводит к различным заболеваниям, в причинах которых они, как правило, не отдают себе отчет.

Загрязнение воздуха дымом и пылью оказывает вредное влияние на всё живое в природе, на животный и растительный мир. Высокая концентрация ядовитых веществ в воздухе приводит к вырождению растений, принимающих карликовую форму, или их гибели. Приведем несколько примеров. В радиусе четырех километров от медеплавильного завода высох весь лес. В радиусе трех километров от химического завода погибло от 70 до 100 процентов листвы Лип, ясеней, дубов и берез. Пары ксилола (органического соединения, содержащегося в угольной смоле, применяемого в качестве растворителя в промышленности красителей) привели к гибели леса в радиусе 3–5 километров. Ангидрид серной кислоты (трехокись серы) повредил растительность в радиусе 17–26 километров от места его выброса.

Загрязненный воздух оставляет след на Бетоне, граните, стали, т. е. материалах, как известно, весьма прочных и стойких. Содержащиеся в выбросах химические субстанции, прежде всего — соединения серы, способны разрушить их за довольно короткий срок. Самым убедительным примером может здесь служить гранитная статуя Рамзеса II, которая в Египте за 3 000 лет пострадала меньше, чем за 100 лет в Париже под воздействием парижского воздуха.

Отпадающая с фасадов городских домов штукатурка — это лишь в малой степени результат нерадивости штукатуров. Виновник этого — прежде всего двуокись серы, содержащаяся в воздухе. О том, в какой мере «разъедает» она внешний слой штукатурки можно судить по проведенной несколько лет назад в Париже оценке потерь, вызванных загрязнением атмосферы. Было установлено, что ущерб, причиненный разрушением штукатурки, составляет ежегодно в столице Франции не больше не меньше — 35 миллионов франков!

Двуокись серы, содержащаяся в воздухе, приводит также к огромным потерям металла: в кровле, сетевых опорах, в проводах, трамвайных и железнодорожных рельсах и т. д. Установлено, что процесс коррозии стали, вызванной химическими субстанциями, содержащимися в воздухе городских и промышленных районов, протекает в два-три раза быстрее, чем за их пределами. В Англии установлено, что коррозия железнодорожных рельсов в этих районах проходит даже в шесть раз быстрее.

Этим отнюдь не исчерпывается вредное воздействие загрязнения воздуха. Содержащаяся в нем пыль намного ускоряет износ трущихся поверхностей машин и механизмов. В одном из наиболее развитых в промышленном отношении городов Соединенных Штатов — Питтсбурге, годовые потери, вызванные этим, достигают десятков миллионов долларов. К большим потерям приводит также оседание пыли на проводах высокого напряжения. Пыль впитывает влагу и кислоту, приводя к частым замыканиям и авариям энергосетей.

Далее, в результате ограничения освещения в связи с задымлением и запылением воздуха значительно растет потребление электроэнергии для искусственного освещения городов и поселков. Загрязнение воздуха служит главной причиной быстрой порчи одежды жителей городов и промышленных районов. В упомянутом уже Питтсбурге стирка одежды из-за высокого содержания сажи и пыли в воздухе обходится ежегодно более чем в полмиллиарда долларов.

У читателей, наверняка, возникнет вопрос, как надо бороться с загрязнением воздуха. Ведь что-то надо же с этим делать, надо же как-то бороться с этим опасным летучим недругом, приводящим к таким огромным потерям? Какие средства применяются для этого?

Один из главных способов — переход от сжигания угля в отопительных целях к электроэнергии или газу. Радикального улучшения в борьбе с выбросами дыма в атмосферу плотно застроенных поселков можно будет добиться тогда, когда сотни и тысячи отдельных печей будут заменены одной или несколькими теплоэлектроцентралями, вынесенными за городскую черту. Расчет здесь прост: вместо тысячи труб выбрасывающих загрязнения в атмосферу, — будет работать одна труба, расположенная вдали от жилья.

Впрочем, на каждом промышленном предприятии, электростанции и других «дымообразующих» объектах можно установить специальные устройства для улавливания дыма и пыли. Есть много видов таких устройств, к числу основных из них принадлежат циклоны, мультициклоны, электрофильтры и ультразвуковые пылеуловители. Задерживаемые ими пылевые частицы и зола являются ценным строительным сырьем, служат для производства различных готовых элементов из лёгкого бетона.

Наряду с пылью и золой, пригодными для изготовления готовых строительных элементов, трубы многих строительных предприятий выбрасывают также пылевидные частицы разных ценных металлов свинца, цинка, меди, кадмия, магния и хрома и их соединений. Задержанные улавливающими устройствами, они снова могут найти применение в промышленных целях. Выгода в таких случаях получается двойная: с одной стороны предотвращается выброс их в атмосферу, что противодействует ряду вредных последствий, о которых шла речь выше, а с другой — получаются ценные виды промышленного сырья.

Атмосферу плотно застроенных и заселенных промышленных районов не удается, к сожалению, очистить в ста процентах, и некоторое количество загрязнений попадает в нее. Речь идет, однако, о том, чтобы их было как можно меньше, а вредные последствия — как можно ограниченней. В нашей стране на основе соответствующих решений многие предприятия обязаны очищать газ, выбрасываемый в атмосферу, и переходить на бездымные способы работы.

В результате борьбы с загрязнениями, отравляющими внешнюю среду, многие города в разных странах, в том числе и в Польше, меняют свой неприглядный ранее облик, а небо над ними снова становится голубым. Чистые фасады домов и лазурный небосклон — что лишь внешние и не самые главные символы успешной борьбы с современным «моровым поветрием» и теми многочисленными бедами, какие оно несет. Значительно более важные эффекты успешной борьбы о дымом, пылью и ядовитыми химическими субстанциями в воздухе — охрана здоровья и жизни людей, охрана живой природы.

ВИТОЛЬД ШОЛЬГИНЯ

ЦИКЛОН — устройство для очистки газа (например, воздуха, выхлопных газов и т. д.) от пыли, действующее по принципу центробежных сил. Газ, содержащий пылевидные примеси, приводится в циклоне во вращательное движение, в результате чего пылевидные частицы, отброшенные центробежной силой на стенки устройства, опадают вниз, а очищенный газ по трубе, расположенной в центре, выводится наружу. Существуют различные варианты этого устройства. Зачастую отдельные аппараты соединяются в батареи, состоящие из небольших параллельно соединенных — устройств, а газ отводится в одну трубу.

МУЛЬТИЦИКЛОН — комплекс параллельно соединенных в батарею циклонов с общим резервуаром для задерживаемых пылевых частиц. Процесс очистки газа в элементах мультициклона аналогичен процессу, происходящему в циклоне.

ЭЛЕКТРОФИЛЬТР — устройство, в котором для очистки газа от загрязнений используются электрические силы. Загрязненный газ поступает с места сгорания, например из котлов, по трубопроводу в комплекс труб, являющихся так называемыми осадительными электродами. Вдоль оси этих труб протянуты провода, подсоединенные к отрицательным полюсам источника электрического тока высокого напряжения. Эти провода являются так называемыми излучающими электродами. Под воздействием образующегося вокруг них электрического поля высокого напряжения происходит ионизация газа, а взвешенные в нем пылевидные частицы получают электрический заряд и оседают в результате этого на осадительных электродах, отдавая им свой электрический заряд. Очищенный газ по газопроводу поступает в трубу, а задержанные частицы в виде пыли, пепла и сажи ссыпаются в резервуар под воздействием специальных автоматов, встряхивающих электроды. Электрофильтры эффективнее циклонов и мультициклонов. Они задерживают более 90 процентов загрязнений, содержащихся в газе.