Растущее загрязнение земной атмосферы выбросами промышленных предприятий, средств транспорта и т. д. — одна из наиболее актуальных проблем современности. В книге подробно рассмотрены источники загрязнения атмосферы и процессы, приводящие к нему, меры контроля и средства борьбы с выбросами загрязняющих веществ.
Рассчитана на .научных работников, инженеров, техников, а также студентов, специализирующихся в области контроля загрязнения атмосферы и борьбы с выбросами вредных веществ.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА
Книга сотрудников университета в Пёрдью (США) К. Уорка и С. Уорнера «Загрязнение воздуха. Источники и контроль» посвящена рассмотрению одной из актуальнейших проблем современности—борьбе за чистоту атмосферного воздуха и, несомненно, будет весьма полезна при разработке системы мероприятий по защите природной среды от загрязнения промышленными выбросами.
По нашему мнению, книга является серьезным вкладом в инженерную оценку путей борьбы с загрязнением атмосферы, научное обоснование требований к чистоте атмосферы, описание физико-химических процессов, протекающих в воздухе, включая и метеорологические процессы, связанные с рассеянием примесей, и, наконец,'в рекомендации по методам очистки газов и улавливания из них вредных примесей — газов, паров и аэрозолей.
Авторы указывают, что еще 700 лет назад принимались законы, направленные на борьбу с загрязнением атмосферы. Определенный интерес для советского читателя представляет изложение развития английского и американского законодательства по защите атмосферы от выбросов промышленных предприятий и транспортных средств.
В книге всесторонне рассмотрены процессы и аппараты очистки газов, даны рекомендации по их применению и расчетам основных параметров, а также по эксплуатации средств газоочистки.
Каждая глава сопровождается вопросами к читателю по основным темам, .изложенным в этой главе, а также задачами, способствующими лучшему усвоению материала и приобретению практических навыков. Все это делает книгу подробным учебным руководством по проблемам борьбы с загрязнением атмосферы.
^Именно поэтому принято решение о переводе и издании данной книги. Подобного ей учебника нет ни в иностранной, ни в отечественной литературе. В настоящее время имеются монографии и сборники статей по различным аспектам, как-то: законодательство в области защиты атмосферы, санитарно-гилйениче-ские мероприятия и требования, метеорологические факторы, конструирование и расчет дымовых труб, методы и аппараты
Оглавление
Предисловие редактора перевода ....... .... 5
Предисловие............,..... 7
Обозначения................. 9
Глава 1. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ И ИХ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ...... . 13
1.1. Введение ,.............. 13
1.2. Исторически известные случаи значительного загрязнения атмосферы............... 14
1.3. Общая природа проблем, вызванных загрязнением атмосферы . 15
1.4. Загрязнение и загрязнители атмосферы — определение и общий перечень............... 18
1.5. Взвешенные частицы............ 22
1.6. Окись углерода............. 35
1.7. Окислы серы.............. 41
1.8. Воздействие углеводородов, окислов азота, фотохимических ок-сидантов, асбеста и металлов на материалы и здоровье человека 47
1.9. Повреждение растительности.......... 50
1.10. Источники загрязнителей атмосферы........ 54
1.11. Основные положения............ 56-
Литература................ 57
Глава 2. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО И ТЕНДЕНЦИИ РАЗРАБОТКИ НОРМАТИВОВ ЧИСТОТЫ АТМОСФЕРНОГО
ВОЗДУХА............... 60
2.1. Введение............... 62
2.2. История федерального законодательства....... 62
2.3. Критерии и нормативы качества атмосферного воздуха ... 63
2.4. Национальные нормы допустимого выброса и технологические нормативы ................ 75
2.5. Внедрение и соблюдение нормативов........ 80
Литература................ 87
Глава 3. МЕТЕОРОЛОГИЯ............ 85
3.1. Введение............... 85
3.2. Солнечная радиация............ 86
3.3. Атмосферная циркуляция........... 89
3.4. Температурные градиенты........... 95
3.5. Условия устойчивости атмосферы ..... .
3.6. Профили скорости ветра ...........
3.7. Средняя высота слоя перемешивания ....... 1|
3.8. Роза ветров .............. И
3.9. Турбулентность ............. П
3.10. Общие характеристики струй дыма из труб ..... 'if
3.11. Остров тепла над городом .......... ||
3.12. Глобальная циркуляция загрязнителей ....... 13
Литература ................ \,$$
Глава 4. РАССЕЯНИЕ ЗАГРЯЗНИТЕЛЕЙ В АТМОСФЕРЕ . . . i,IS$
4.1. Введение ............... Л&Л
4.2. Модели турбулентной диффузии ......... , Щ*
4.3. Гауссово, или нормальное, распределение ....... 115Ш
4.4. Гауссова модель рассеяния .......... 1щ
4.4.А. Точечный источник на уровне земли ...... 133
4.4.Б. Точечный источник на высоте Н над уровнем земли с уче- И
том отражения ............ 133
4.5. Оценка стандартных отклонений ......... 136
4 6. Максимум приземной концентрации ........ Ищ
4.7. Расчет эффективной высоты трубы ........ <Ш;
4 8. Отдельные задачи, связанные с рассеянием газообразных выбро- '
сов в атмосфере .............. 160
4.8.А. Определение высоты трубы ......... 150
4.8.Б. Влияние высоты трубы на максимальную приземную кон-
центрацию ............. ' 15$
4.8.В. Сопоставление концентраций при различных временах от- .
бора проб ............. ' 153
4.8.Г. Концентрации в струе, ограниченной сверху инверсией . 1)53
4.8.Д. Линейные источники .......... *Щ
4.8.Е. Оценка концентраций от совокупности точечных источников „I§J
Приложение. Вывод уравнения рассеяния гауссова типа .... "''ЦЙ
А. Точечный наземный источник ......... : 1<Х
Б. Точечный источник на высоте Я над уровнем земли . . . ; 16)
Литература
Глава 5. ЧАСТИЦЫ ...............
5.1. Введение ............... j§
5.2. Источники и распространение аэрозолей ....... 1*_
5.3. Эффективность улавливания частиц ........ '?
5.4. Скорость витания, или скорость оседания ...... ,;JM*
5.5. Выпадение частиц, выбрасываемых дымовыми трубами . . ^,V,«2
5.6. Вытяжные зонты ............ ч' Я ; J2
5.7. Механизмы улавливания частиц ......... , ; !1
5.8. Пылеулавливающие устройства ......... t ij
5.9. Сравнение пылеулавливающих устройств ...... *vfc^*
ч •? *м Литература ..... , ......... »" Ч г°
Глава 6. ОБЩИЙ КОНТРОЛЬ ЗА СОДЕРЖАНИЕМ ГАЗОВ И ПАРОЙ Ж, $
.. ступление .............. *?
6.2. Адсорбция ............. ? \у
6.3. Абсорбция .............. W о-
. • :
6.З.Б. Равновесное распределение концентраций .... 276
6.З.В. Коэффициенты массоотдачи........ 277
6.З.Г. Общий коэффициент массопередачи...... 280
6.4. Основы расчета насадочных абсорберов....... 283
6.4.А. Материальный баланс и рабочая линия..... 283
6.4.Б. Минимальное и расчетное отношение жидкость/газ . . 285
6.4.В. Диаметр абсорбера и удельное сопротивление . . . 287
6.5. Определение высоты абсорбционной башни...... 295
6.5.А. Основные представления о единицах переноса массы . 295
6.5.Б. Интерпретация и вычисление числа единиц переноса . 297
6.5.В. Определение высоты единицы переноса..... 299
6.6. Основы химической кинетики.......... 304
6.6.А. Уравнения скорости реакции и порядок реакции . . 305
6.6.Б. Последовательный ряд реакций....... 307
6.6.В. Стадия, определяющая скорость реакции..... 308
6.6.Г. Константа скорости и энергия активации .... 310
6.7. Кинетика образования окиси углерода....... 312
6.8. Контроль выбросов окиси углерода........ 314
6.9. Анализ на окись углерода и углеводороды...... 317
6.10. Сжигание............... 318
6.10.А. Прямое сжигание в пламени........ 321
6.10.Б. Термическое окисление......... 324
6.10.В. Каталитическое сжигание......... 330
6.10.Г. Сжигание С рекуперацией тепла....... 334
6.11. Кинетика и катализ процессов сжигания...... 336
6'. 11.А. Экспериментальные данные о кинетике сжигания . . 336 6.11.Б. Некоторые положения фундаментальной теории каталитического сжигания.......... 339
Литература.....,.......... 345
Глава 7. КОНТРОЛЬ ЗА ВЫБРОСАМИ ДВУОКИСИ СЕРЫ В АТМОСФЕРУ................
7.1. Введение...............
7.2. Термодинамика и кинетика образования окислов серы
7.3. Способы уменьшения выбросов соединений серы в атмосферу
7.З.А. Низкосернистые топлива........ .
7.З.Б. Процессы обессеривания угля и нефти.....
7.З.В. Рассеяние выбросов из высоких труб......
7.З.Г. Системы очистки от серы отходящих газов ....
'7.4. Процессы удаления серы из отходящих газов.....
7.4.А. Очистка известью и известняком.......
7.4.Б. Очистка окисью магния..........
7.4.В. Каталитическое окисление.........
7.4.Г. Щелочная очистка газов с регенерацией реагентов
7.5. Методы определения двуокиси серы........
Литература................
Глава 8. КОНТРОЛЬ ОКИСЛОВ АЗОТА ОТ СТАЦИОНАРНЫХ ИСТОЧНИКОВ ...............
347
347
352
355
356
358
361
362
362
365
368
370
371
376
378
8.1. Введение .............
8.2. Источники и концентрации N0*.......
8.3. Термодинамика образования NO и NO2.....
8.4. Кинетика образования окиси азота в процессах горения
8.5. Образование NO* из азота топлива......
380
380 381 386 392 400
8.6. Методы контроля NO* при сжигании в стационарных источниках 401
8.7. Методы контроля МО* в дымовых газах....... 409
8.8. Измерение окислов азота........ . 414
Литература................ 417
Глава 9. АТМОСФЕРНЫЕ ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ ... 419
9.1. Введение........ ,..... 419
9.2. Термодинамика фотохимических реакций...... 419
9.3. Образование атомарного кислорода и озона..... 420
9.4. Роль окислов азота в фотохимическом окислении . . . , 421
9.5. Роль углеводородов в фотохимии атмосферы..... 425
9.6. Оксиданты в фотохимическом смоге........ 429
9.7. Реакционная способность углеводородов....... 432
9.8. Суточный ход загрязняющих веществ при фотохимическом смоге 434
9.9. Окисление двуокиси серы в загрязненной атмосфере. . . . 436
9.10. Измерение фотооксидантов.......... 439
Литература................ 441
Глава 10. ПОДВИЖНЫЕ ИСТОЧНИКИ......... 442
10.1. Введение............... 442
10.2. Нормы выброса от автотранспорта........ 443
10.3. Бензин............... 446
10.4. Образование выхлопных газов в бензиновых двигателях . . 449
10.5. Выбросы из картера и потери за счет испарения .... 455
10.6. Снижение выбросов путем изменения топлива..... 458
10.7. Снижение выбросов путем изменения конструкции двигателя 462
10.8. Внешние реакторы............ 465
10.9. Двигатели с послойной подачей топлива...... 468
10.10. Роторные двигатели внутреннего сгорания...... 468
10.11. Альтернативные источники энергии для автомобиля . . . 471
10.12. Выбросы дизельного двигателя......... 474
10.13. Выбросы турбореактивных двигателей и газовых турбин . . 477
Литература................ 491
Глава 11. КОНТРОЛЬ ЗАПАХА............ 494
11.1. Введение............. 494
11.2. Обоняние и теории запаха........... 495
11.3. Химический состав и запах.......... 497
11.4. Физические свойства пахучих веществ....... 498
11.5. Методы измерения силы запаха......... 501
11.6. Величины порогов запаха........... 506
11.7. Применения измерений запаха......... 507
11.8. Методы контроля запаха........... 510
11.8.А, Вентиляция............. 510
11.8.Б. Адсорбция............. 611
11.8.В. Абсорбция............. 512
11.8.Г. Окисление в пламени.......... 512
11.8.Д. Каталитическое окисление......... 512
11.8.Е. Химическое окисление.......... 513
11.8.Ж. Нейтрализация и маскировка........ 513
Литература................ 514
Приложение А. АППАРАТУРА........... 516
А.1. Введение............... 516
А.2. Система отбора проб............ 516
А.З. Анализ взвешенных частиц.......... 517
А.4. Анализ газов.............. «19
А.4.А. Колориметричексие методы......... 520
А.4.Б. Ион-селективные электроды и электрохимические ячейки 520
А.4.В. Недисперсионный инфракрасный газоанализатор ... 521
А.4.Г. Газовая хроматография.......... 523
А.4.Д. Пламенно-ионизационный детектор (ПИД) 524
А.4.Е. Хемилюминесценция ,.......... 525
А.4.Ж- Масс-спектрометр........... 526
Приложение Б. ИЗМЕРЯЕМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ....... 529
Б.1. Переводные коэффициенты.......... 52S
Б.2. Универсальная газовая постоянная и ускорение свободного падения ................ 52S
Б.З. Свойства воздуха............. «л
Б.4. Молекулярный вес М различных веществ...... 53С
Предметный указатель.............. 531
Цена: 300руб.
