Инженерные методы охраны атмосферного воздуха

Допущено
Министерством образования
Республики Беларусь
в качестве учебного пособия
для студентов учреждений
высшего образования
по техническим специальностям
и специальности «Природоохранная
деятельность (по направлениям)»

Минск
«Вышэйшая  школа»

À.À. ×åëíîêîâ
À.Ô. Ìèðîí÷èê
È.Í. Æìûõîâ

Èíæåíåðíûå
ìåòîäû
îõðàíû
àòìîñôåðíîãî
âîçäóõà

УДК 508.175(075.8)
ББК 20.18я73
 
Ч-38

Р е ц е н з е н т ы: кафедра природообустройства Брестского государственного технического университета; заведующий кафедрой экологии Белорусского национального технического университета доцент, кандидат технических наук Г.И. Морзак

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения издательства.

ISBN 978-985-06-2682-0 
© Челноков А.А., Мирончик А.Ф., 
 
 Жмыхов И.Н., 2016
 
© Оформление. УП «Издательство 
 
 “Вышэйшая школа”», 2016

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АСУД – автоматизированная система управления движением
АТП – автотранспортный поток 
АЭ – акустический экран
АЭС – атомная электростанция
ВДВ – временно допустимый выброс
ВЛЭП– воздушная линия электропередачи
ВСВ – временно согласованный выброс 
ВПУ – вихревой пылеуловитель 
ГВВ – газовоздушный выброс
ГВПВ – газопромыватель Вентури прямоточный высоконапорный
ГН – гигиенический норматив
ГОУ – газоочистная установка
ГХБ – гексахлорбензол
ДВС – двигатель внутреннего сгорания
ДДТ – дихлордифенилтрихлорметилметан
ДМЭ – диметиловый эфир 
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота 
ДП-слой – дисперсионно-пенный слой 
ДЭ – диоксиновый эквивалент
ЕМЕП – совместная программа наблюдений и оценки переноса 
 загрязняющих веществ на большие расстояния в Европе
ЗИ – звукоизоляция 
ЗОЗ – зона ограничения застройки
ЗПМ – звукопоглощающий материал 
ИЗА – индекс загрязнения атмосферы 
ИК – инфракрасный 
КоАП – Кодекс об административных правонарушениях
КПГ – компримированный природный газ
КПД – коэффициент полезного действия
КПУ – кислородный производный углеводород
ЛОС – летучее органическое соединение 
ЛЭП – линии электропередачи
НДВ – норматив допустимых выбросов 
НМЛОС – неметановые летучие органические соединения
НМУ – неблагоприятные метеорологические условия
НПА – нормативный правовой акт
НПВ – неприятно пахнущие вещества
НРБ – нормы радиационной безопасности
НСМОС – Национальная система мониторинга окружающей среды 
НСУР – Национальная стратегия устойчивого развития
ОБУВ – ориентировочно безопасный уровень воздействия
ОВОС – оценка воздействия на окружающую среду
ОНД – отраслевой нормативный документ
ООН – Организация Объединенных Наций

ОРВ – озоноразрушающее вещество
ПАВ – поверхностно-активное вещество
ПАУ – полициклические ароматические углеводороды
ПВС – паровоздушная смесь 
ПГУ – парогазовая установка 
ПДВ – предельно допустимый выброс
ПДК– предельно допустимая концентрация
ПДУ – предельно допустимый уровень
ПЗА – потенциал загрязнения атмосферы
ПКС – передвижная компрес сорная станция 
ПО – показатель опасности
ПОД – природоохранный документ 
ППР – планово-предупредительный ремонт
ПХБ – полихлорированные бифенилы
ПХД – полихлорированные диоксины
ПХДД – полихлорированный дибензопарадиоксин
ПХДФ – полихлорированный дибензолфуран
ПХФ – полихлорированные фураны
ПЭВМ – персональная электронно-вычислительная машина
РД – руководящий документ
РДУ – Республиканский допустимый уровень
РИФ – рамный ионообменный фильтр
РМ10 и РМ2,5 – фракции частиц взвешенных веществ с аэродинамическим диаметром менее 10 мкм и 2,5 мкм соответственно
РТ – расчетная точка
РТИ – резинотехническое изделие
РЦРКМ – Республиканский центр радиационного контроля и мониторинга окружающей среды
РЧ – радиочастотный диапазон
СЗЗ – санитарно-защитная зона
СВЧ – сверхвысокая частота
СОЗ – стойкий органический загрязнитель 
ТИ – транспортная информация 
ТКП – технический кодекс установившейся практики
ТНПА – технический нормативный правовой акт
ТС – транспортное средство
ТХДД – тетрахлородибензопарадиоксин
ТЭС – теплоэлектростанция
ТЭЦ – теплоэлектроцентраль
УЗ – уровень звука
УЗД – уровень звукового давления
УК – уголовный кодекс
УФ – ультрафиолетовый 
УЭС – удельное электрическое сопротивление
ФАР – фотосинтетически активная радиация
ЦАГИ – Центральный аэрогидродинамический институт
ЦВЕ – Центрально-Восточная Европа
ЦГЭ – Центр гигиены и эпидемиологии 

ЦНС – центральная нервная система
ЦРП – центробежный ротационный пылеуловитель 
ЦТФ – цех технических фабрикатов
ЭМФ – электромагнитный фон 
ЭМИ – электромагнитное излучение 
ЭМП – электромагнитное поле
IEA – Международное энергетическое агентство
СО – оксид углерода (угарный газ)
СО2 – диоксид углерода (углекислый газ)
СН – несгоревшие углеводороды с общей формулой СхНy
NO, NO2 – оксиды азота с общей формулой NОх
N3H – аммиак
H2O – вода
SAR – удельная поглощенная мощность
SO2 – диоксид серы 
SO3 – триоксид серы

ПРЕДИСЛОВИЕ

Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования жизни на Земле. Она играет 
важную роль в жизнедеятельности человека, участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению теплоты у поверхности 
земли, обеспечивает процесс фотосинтеза растений, а также 
выполняет множество других функций.
В современный период атмосфера Земли претерпевает 
множественные трансформации коренного характера – изменяются ее свойства и газовый состав, возрастает опасность 
разрушения ионосферы и стратосферного озона, повышается 
ее запыленность, нижние слои атмосферы насыщаются вредными для биоты загрязняющими веществами техногенного 
происхождения и др.
Выбросы углекислого газа в атмосферу в 2014 г. достигли 
нового рекорда – почти 40 млрд т. По сравнению с 2013 г. они 
увеличились на 2,5 %. Такие данные приводятся в обновленном «Мировом углеродном бюджете» международного проекта Global Carbon Project.
При сжигании нефти и нефтепродуктов образуется 33 % от 
всех выбросов диоксида углерода, природного и сопутствующего газа – 18 %, при производстве цемента – 5,5 %. Остальное количество выбросов углекислого газа приходится на прочие источники. В настоящее время на одного жителя планеты 
выбрасывается более 1,4 т диоксида углерода в год.
В последние десятилетия температура атмосферы растет 
более быстрыми темпами, чем когда-либо ранее. Это в определенной мере обусловлено деятельностью человечества, связанной с увеличением потребления топлива и уничтожением 
площади лесных ресурсов.
Глобальное потепление климата может привести к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового 
океана. Изменения, которые могут вследствие этого произойти на планете, просто трудно предсказать.
В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают 
истощение озонового слоя атмосферы. Особенно быстро этот 
процесс протекает над полюсами планеты, где появились так 
называемые озоновые дыры. Опасность этого явления заключается в том, что УФ-излучение губительно для всех живых организмов, в том числе и для человека.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается 
на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят 
огромный вред водным, почвенным, растительным биоценозам, зданиям, сооружениям, памятникам культуры и др.
Экономические потери от кислотных дождей в США по 
оценкам исследователей составляют ежегодно на восточном 
побережье 13 млн дол., к концу века убытки достигнут 
1,750 млрд дол. от потери лесов, 8,300 млрд дол. – от потери 
урожаев (только в бассейне реки Огайо) и только в штате Миннесота 40 млн дол. – на медицинские расходы.
В связи с этим перед мировым сообществом стоит задача 
50 %-го сокращения выбросов диоксида углерода и соответственно других загрязняющих веществ к 2050 г. Под эгидой 
Международного энергетического агентства (IEA) осуществлен прогнозный расчет изменения выбросов CO2 на планете к 
2050 г. при условии, что мировое сообщество не будет предпринимать никаких усилий к снижению выбросов (базовый 
сценарий), и в случае, если будут выполняться международные соглашения по изменению климата.
В первом случае годовой выброс диоксида углерода может 
достичь 62 млрд т, во втором – он будет снижен до 14 млрд т. 
По оценкам IEA снижение выбросов диоксида углерода от 
транспортного сектора мировой экономики может составить 
26 %, что является очень важным и многообещающим, так как 
на долю автотранспорта приходится около 75 % общемирового роста потребления нефтяных ресурсов.
В Беларуси, как и во всех странах, автомобильный транспорт, топливно-энергетический комплекс и промышленные 
предприятия наносят наиболее существенный вред окружающей природной среде, а значит, и здоровью населения. В связи 
с этим расширение и углубление знаний о воздействии объектов экономики на атмосферный воздух, а также обеспечение экологической безопасности как отдельного человека, так 
и общества в целом становится условием и средством экологически устойчивого развития страны. Стратегия устойчивого 
развития страны предполагает разумную экологически обоснованную технологическую и техническую политику – производить продукции больше с минимальными затратами, т.е. 
сберегать ресурсы, использовать их с наибольшим эффектом, 
совершенствовать и быстро менять технологии производства 

на более экологобезопасные. Должна быть обеспечена стратегия превентивных экологических мер, заключающихся во 
внедрении самых эффективных технологий, обеспечивающих 
энерго- и ресурсосбережение, совершенствование и быструю 
смену технологий.
Для решения этих задач необходимы специалисты, обладающие научными основами обеспечения экологической безопасности, в том числе и по защите атмосферного воздуха. 
В связи с этим в соответствии с образовательным стандартом 
высшего образования ОСВО 1-33 01 07-2013 для специальности 1-33 01 07 «Природоохранная деятельность» в учебном 
плане предусмотрена специальная дисциплина «Инженерные 
методы охраны атмосферного воздуха». Изучение данной дисциплины является обязательным элементом фундаментальной подготовки специалистов в области природоохранной деятельности и основой того, что выпускники смогут осуществлять интеллектуальное и инженерное обеспечение качественного состояния атмосферного воздуха при организации и 
управлении промышленным производством.
В процессе освоения дисциплины у будущих специалистов 
должны сформироваться современные представления об основных принципах и направлениях охраны атмосферного воздуха, процессах, протекающих в атмосфере при поступлении в 
нее загрязняющих веществ и их рассеивании. В комплекс знаний, предусмотренный дисциплиной, входят также вопросы 
нормирования и инвентаризации выбросов в атмосферу, государственного регулирования, учета и контроля; очистки, обезвреживания, обеззараживания и дезодорации газовоздушных 
выбросов, защиты воздушного бассейна от механических, химических и физических воздействий. Особое место в изучении средств защиты атмосферного воздуха отводится правовым, организационным, санитарно-техническим, градостроительным и другим методам.
В настоящее время в Беларуси и странах СНГ учебников и 
учебных пособий для обеспечения учебного процесса по этой 
дисциплине недостаточно, поэтому предлагаемое учебное пособие «Инженерные методы охраны атмосферного воздуха» 
является первой попыткой систематизировать и обобщить 
весь комплекс имеющихся научных, нормативных и производственных материалов по охране атмосферного воздуха. 
Оно подготовлено с учетом требований соответствующих образовательного стандарта, типового учебного плана и учебной 
программы. 

Материал учебного пособия составлен на основе действующих законодательных и других нормативных правовых актов 
по охране атмосферного воздуха Беларуси. Поскольку в некоторых главах пособия изложен материал отдельных самостоятельных дисциплин, которым посвящена обширная специальная литература, то в нем приводятся лишь сведения, необходимые для системного усвоения общих закономерностей и 
положений. Более полную информацию по рассматриваемым 
вопросам можно получить из оригинальной литературы и 
нормативных правовых актов по соответствующим ссылкам в 
тексте пособия.
Авторы выражают свою искреннюю благодарность С.Н. Баитовой, К.К. Юращику, И.В. Бородько, С.В. Челочеву за предложения, которые были сделаны ими при подготовке рукописи к печати, а также Е.А. Роговой за большую работу по подготовке рисунков рукописи к печати.
Особую признательность авторы выражают рецензентам 
рукописи: заведующему кафедрой экологии Белорусского национального технического университета доценту, кандидату 
технических наук Г.И. Морзак, профессору, доктору географических наук А.А. Волчек и доценту, кандидату технических наук 
А.А. Волчек кафедры природообустройства Брестского государственного технического университета, а также коллективам сотрудников этих кафедр. Предложения, советы и замечания способствовали улучшению как содержания пособия, так 
и самого изложения учебного материала.

ГЛАВА 1. ОХРАНА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

1.1. Атмосфера, ее строение, состав и значение 
для биосферы

Атмосфера – газообразная оболочка планеты, состоящая 
из смеси различных газов, водяных паров и пыли массой около 5,9·1015 т. Через атмосферу осуществляется обмен вещества 
Земли с космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы – водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности 
планеты, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных 
газов и ионизацию атомов.
Предполагают, что современная атмосфера имеет вторичное происхождение. Она образовалась после завершения формирования планеты около 4,5 млрд лет назад из газов, выделяемых твердыми оболочками Земли. В течение геологической 
истории Земли атмосфера под влиянием различных факторов 
претерпевала значительные изменения своего состава.
Развитие атмосферы зависит от геологических и геохимических процессов, происходящих на Земле. После возникновения жизни на нашей планете, т.е. примерно 3,5 млрд лет назад, на развитие атмосферы начали оказывать существенное 
влияние и живые организмы. Значительная часть газов (азот, 
углекислый газ, водяной пар) возникла в результате извержения вулканов. Кислород появился около 2 млрд лет назад как 
результат деятельности фотосинтезирующих организмов, первоначально зародившихся в поверхностных водах океана.
Во многих отношениях атмосфера напоминает водную 
оболочку, покрывающую в виде морей и океанов три четверти 
земной поверхности. Как условия жизни в глубинах океана 
разительно отличаются от условий обитания вблизи поверхности воды, так и условия на дне воздушного океана, в которых живет человечество, отличаются от тех, что имеются в 
верхних слоях земной атмосферы.
Масса атмосферы нашей планеты ничтожна – всего лишь 
одна миллионная часть массы Земли. Однако ее роль в природных процессах биосферы огромна. Наличие вокруг земного шара атмосферы определяет общий тепловой режим поверхности нашей планеты, защищает ее от вредных космиче