СПОЛУКИ ВУГЛЕЦЮ В АТМОСФЕРІ

Сполуки вуглецю в атмосфері

Вуглець є основним елементом органіки, також утворює багато неорганічних сполук. В атмосфері в нормі вуглець присутній у вигляді вуглекислого газу. В результаті деяких природних процесів (пожежі, вулканічна діяльність тощо) і, значно більшою мірою, через антропогенне навантаження вміст CO₂ в атмосфері постійно збільшується, а також у ній з'являються й інші вуглецеві сполуки:

- CO – чадний газ;

- CH₄ – метан;

- граничні вуглеводні;

- ароматичні вуглеводні;

- СS₂ – сірковуглець та інші сірковмісні вуглецеві сполуки;

- складні органічні сполуки.

Механізм утворення CO₂ та інших сполук вуглецю як забруднювачів атмосфери є різним.

CO₂ утворюється в результаті різних окислювально-відновних реакцій за участю кисню (горіння, розклад, дихання тощо). Атом вуглецю при цьому переходить у максимальний ступень окислення, який є найбільш енергетично вигідним для нього, оскільки перевести вуглець з CO₂ у інші сполуки з меншим ступенем окислення край складно. Така реакція потребує дуже багато енергії ї, взагалі, у природі її можуть здійснювати лише рослини та інші організми автотрофи. Тобто CO₂ є основним продуктом, який утворюється і повинен утворюватися в ході різноманітних виробничих процесів із залученням органічних сполук. Єдиною умовою для окислення органіки до CO₂ є достатня кількість кисню. Такі сполуки як CO, CH₄, граничні вуглеводні, багато інших органічних сполук утворюються внаслідок неповного згорання органіки, коли кисню виявляється недостатньо для повного окислення вуглецю.

Наприклад, горіння палива у двигуні автомобіля відбувається за дуже малий час в умовах високого тиску, тому кисень не може рівномірно розподілиться в об’ємі. Як наслідок, вихлопи містять значний відсоток чадного газу, і навіть первинного субстрату для реакції (пари бензину, летючі вуглеводні тощо). Подібні процеси відбуваються в котельнях і печах на виробництві.

Поява підземних відкладень вуглецю (нафта, газ і вугілля) стала можливою в певних умовах, коли велика кількість органічних залишків розкладалась за умов крайньої нестачі або навіть повної відсутності кисню. У наш час подібні процеси відбуваються на болотах, де має місце утворення торфу.

Отже, багато забруднювачів атмосфери надходять до неї лише тому, що не встиг утворитися CO₂. Тобто відбувається неповне згорання органіки, часткова втрата палива через недостатньо економічні технології або в результаті витоку (аварії на трубопроводах). Використання більш раціональних пристроїв для печей, котельних, машин дозволяє знизити частку неповних продуктів згорання на виході, а це крім економічної вигоди дає можливість дещо покращити екологічні показники.

  Однак, у будь-якому випадку, при спалюванні палива в атмосферу надходить не тільки СО₂, але і СО, вуглеводні та інша органіка. Найбільш екологічно небезпечними видами палива є вугілля і мазут. Найменше шкідливих компонентів містить природний газ. При спалюванні вугілля і мазуту в атмосферу потрапляють ще значна кількість сполук сірки та азоту, а також пилу, що містить високотоксичні метали і радіонукліди. Дуже небезпечними в екологічному відношенні є такі процеси як коксування вугілля та переробка й очищення нафти. В ході цих процесів виділяються поліциклічні ароматичні вуглеводні, що є сильними канцерогенами. Вихлопні гази автомобілів містять такі сполуки як алкани, алкени, ароматичні вуглеводні, серед яких чимало канцерогенів. Найбільш відомим з них є бенз(а)пірен.

Згідно з даними багатьох учених, основним джерелом надходження до атмосфери СО і ненасичених вуглеводнів є транспорт, насамперед автомобільний. Однак інші вчені вважають, що електростанції і котельні викидають не менше даних речовин в атмосферу, а іноді особливо в старих урбанізованих районах навіть більше.

Що стосується різних галузей промисловості, то найбільш вагомий внесок у забруднення атмосфери сполуками вуглецю вносять чорна металургія та хімічна промисловість. У металургії найбільш «брудними» є процеси коксування вугілля, виплавлення чавуну і сталі (мартенівська і доменна), конвертування чавуну, ливарне виробництво.

У хімічній промисловості значні викиди вуглеводнів мають місце під час виробництва лаків і фарб. При виробництві пластмас в атмосферу викидається бензол, ацетон, етилацетат та інші сполуки, а при виробництві синтетичних запашних речовин – альдегіди та ароматичні вуглеводні.

 Небезпечним джерелом забруднення атмосфери є полігони захоронення твердих побутових відходів, відходів хімічної промисловості та військово-промислового комплексу. Гази, що утворюються в процесі їх спонтанних перетворень та піднімаються з пластів поховання по тріщинах в ґрунті, можуть містити токсичні сполуки, що відносяться до І класу небезпеки, в концентрації більше за ГДК у 5-40 разів.

Шляхи зниження забруднення атмосфери сполуками вуглецю.

1) Перехід металургії, транспорту та інших виробництв на альтернативні, менш екологічно небезпечні види палива;

2) Максимальне зниження використання таких видів палива як вугілля та мазут (тверді мінеральні палива);

3) Пошук нових альтернативних джерел енергії;

4) Перехід на нові маловідходні технології в різних виробництвах, насамперед, у хімічному синтезі;

5) Припинення інтенсивного вирублення лісів, відтворення фітомаси континентів; 

6) Усунення забруднення поверхні океану нафтопродуктами і глобальне зменшення забруднення води.