Почему оксиды серы вредны и как работает технология обессеривания дымовых газов

Feb 08, 2024

Оксиды серы (SOx) оказывают ряд вредных последствий как для окружающей среды, так и для здоровья человека и животных. Большая часть SOx в атмосфере образуется в результате сжигания ископаемого топлива на электростанциях и других промышленных объектах. Однако использование технологии десульфурации дымовых газов существенно снижает выбросы SOx и твердых частиц.

Оксиды серы (SOx) представляют собой группу молекул, состоящих из атомов серы и кислорода, таких как диоксид серы (SO2) и триоксид серы (SO3). SOx являются загрязнителями, которые способствуют образованию кислотных дождей, а также загрязнению твердыми частицами.

Некоторые SOx представляют собой газы, а некоторые — жидкости или твердые частицы. SO2 — самая опасная из молекул SOx. Это бесцветный газ, пахнущий горелой спичкой. SO3, с другой стороны, часто представляет собой бесцветное или белое твердое вещество, которое создает в воздухе белые пары и вступает в сильную реакцию с водой. И SO2, и SO3 реагируют с образованием серной кислоты, которая токсична для живых тканей и является основным компонентом кислотных дождей.

Хотя некоторые природные источники, такие как вулканы, способствуют образованию SOx в атмосфере, подавляющее большинство выбросов SO2 происходит в результате сжигания ископаемого топлива для выработки электроэнергии и тепла. Когда горят уголь и нефть, содержащаяся в них сера соединяется с кислородом воздуха, образуя SOx. Установки, работающие на природном газе, также производят SO2, но в гораздо меньшем объеме. Счетная палата правительства США обнаружила, что угольные установки производят более чем в 90 раз больше SO2 в пересчете на МВтч произведенной энергии по сравнению с установками, работающими на природном газе, главным образом из-за более высокого содержания серы в угле.

SO2, выбрасываемый в атмосферу, может подвергаться химическим реакциям с образованием соединений, которые могут перемещаться на большие расстояния. По данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), эти химические соединения принимают форму крошечных твердых частиц или капель жидкости и могут оставаться в воздухе в течение нескольких дней или даже лет.

Однако в какой-то момент загрязняющие вещества возвращаются на землю в результате процессов влажного и сухого атмосферного осаждения. Когда это происходит, мелкие частицы могут способствовать развитию серьезных респираторных заболеваний, таких как астма и хронический бронхит, и могут привести к преждевременной смерти. Кроме того, SO2 подкисляет поверхностные воды, сокращая биоразнообразие и убивая рыбу; наносит ущерб лесам в результате прямого воздействия на листья и хвою, а также закисления почвы и истощения питательных веществ в почве; способствует снижению видимости (региональная дымка); и ускоряет выветривание памятников, зданий и других каменных и металлических конструкций.

Твердые частицы (PM) — это термин, используемый для обозначения смеси твердых частиц и капель жидкости, содержащихся в воздухе. Агентство по охране окружающей среды классифицирует мелкие вдыхаемые частицы как частицы диаметром 2,5 микрона (миллионные доли метра) или меньше, которые оно называет PM2,5. Хотя электростанциям разрешено выбрасывать очень ограниченное количество ТЧ непосредственно в воздух, одним из основных вкладов в загрязнение воздуха ТЧ являются выбросы SO2, который в атмосфере превращается в сульфат и может переноситься на сотни миль. . Агентство по охране окружающей среды заявило, что последствия для здоровья этого премьер-министра могут включать:

В июне 1989 года президент Джордж Буш-старший предложил радикальные поправки к Закону о чистом воздухе. Основываясь на предложениях Конгресса, выдвинутых в 1980-х годах, Буш предложил закон, призванный обуздать три основные угрозы окружающей среде страны и здоровью ее населения: кислотные дожди, загрязнение городского воздуха и токсичные выбросы в воздух. В предложении также содержится призыв к созданию национальной программы разрешений, чтобы сделать закон более действенным.

Большим количеством голосов и Палата представителей США (401–21), и Сенат США (89–11) приняли законопроекты о чистом воздухе, которые содержали основные компоненты предложений президента. Совместный комитет конференции собирался с июля по октябрь 1990 года, чтобы сгладить разногласия в законопроектах, и пакет, рекомендованный участниками конференции, был одобрен Конгрессом подавляющим большинством голосов. Президент получил законопроект 14 ноября 1990 года и подписал его на следующий день.

Выбросы SO2 электростанциями США начали снижаться вскоре после принятия в 1990 году поправок к Закону о чистом воздухе (CAAA) (рис. 1). Среди положений, одобренных CAAA, была Программа кислотных дождей (ARP), которая ввела ограничение на выбросы SO2 от электростанций, работающих на угле и мазуте, начиная с 1995 года. Программа была в первую очередь мотивирована опасениями по поводу воздействия кислотных дождей на окружающую среду. территории с подветренной стороны от предприятий, выделяющих соединения SOx. Поскольку на угольные установки приходится большая доля выбросов SO2, программа предоставила им экономический стимул для установки систем контроля загрязнения, сжигания угля с низким содержанием серы, а для электростанций с высоким уровнем выбросов - меньшего количества электроэнергии.