Охрана воздушного бассейна

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Оренбургский государственный университет»

Т.А. Евстифеева

ОХРАНА ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА

Учебное пособие 

Рекомендовано к изданию
ученым
советом
федерального государственного 

бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Оренбургский 
государственный университет» для обучающихся по образовательным программам
высшего образования по направлениям подготовки 08.03.01 Строительство, 20.04.01 
Техносферная безопасность и 05.04.06 Экология и природопользование

Оренбург

2023

УДК
502.3(075.8)

ББК 
26.238.8я73
Е26

Рецензент – доцент, кандидат технических наук М.Ю. Глуховская

Евстифеева, Т.А.

Е 26
Охрана воздушного бассейна [Электронный ресурс]: учебное пособие / 
Т.А. Евстифеева. - Оренбургский гос. ун-т. – Электрон. текстовые дан. 
(1 файл: 1,2 Мб). – Оренбург: ОГУ, 2023. – 1 электрон. опт. диск (CD-R): 
зв., цв.; 12 см. – Системные требования: Intel Core или аналогич.; 
Microsoft Windows 7, 8, 10; 512 Mб; монитор, поддерживающий режим 
1024х768; мышь или аналогич. устройство. – Загл. с этикетки диска

ISBN 978-5-7410-3027-1

В учебном пособии рассматривается классификация и характеристика 

основных источников выбросов загрязняющих веществ и физических 
воздействий на атмосферу, вопросы нормирования качества атмосферного 
воздуха, основы государственной политики в сфере управления охраной 
атмосферного воздуха, экономические, правовые и организацпонные методы 
регулирования.

Учебное пособие предназначено для обучающихся по направлениям 

подготовки 08.03.01 Строительство, 20.04.01 Техносферная безопасность и 
05.04.06 Экология и природопользование.

УДК
502.3(075.8)

ББК 
26.238.8я73

ISBN 978-5-7410-3027-1
© Евстифеева Т.А., 2023
© ОГУ, 2023

Содержание

Введение............................................................................................................................... 5

1 Качество окружающей среды.......................................................................................... 6

1.1 Характеристика понятия «загрязнение».................................................................. 6

1.2 Нормирование качества атмосферного воздуха ................................................... 14

1.3 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 17

2 Загрязнение атмосферного воздуха.............................................................................. 19

2.1 Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере................................................ 19

2.2 Расчет приземной концентрации примеси от одиночного точечного источника. 

Предельно допустимый выброс.................................................................................... 22

2.3 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 26

3 Загрязнение атмосферы дорожно-транспортным комплексом ................................. 28

3.1 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 32

4 Физические факторы загрязнения атмосферного воздуха......................................... 34

4.1 Антропогенный шум................................................................................................ 34

4.2 Вибрации................................................................................................................... 40

4.3 Электромагнитные излучения ................................................................................ 43

4.4 Радиоактивное излучение........................................................................................ 48

4.5 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 53

5 Качество атмосферного воздуха на территории Российской Федерации ................ 55

5.1 Вопросы для самопроверки:.................................................................................... 58

6 Комплексная оценка качества атмосферного воздуха ............................................... 59

6.1 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 60

7 Характеристика качества атмосферного воздуха на территории Оренбургской 

области................................................................................................................................ 61

7.1 Отраслевая структура промышленности Оренбуржья......................................... 61

7.3 Металлургический комплекс .................................................................................. 66

7.4 Машиностроительный комплекс............................................................................ 69

7.5 Строительный комплекс.......................................................................................... 72

7.6 Транспортный комплекс.......................................................................................... 73

7.7 Качество атмосферного воздуха на территории региона .................................... 75

7.8 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 77

8 Методы очистки выбросов от загрязняющих веществ............................................... 78

8.1 Очистка выбросов от твёрдых примесей............................................................... 78

8.2 Методы очистки выбросов от газообразных примесей ....................................... 89

8.3 Вопросы для самопроверки..................................................................................... 95

Список использованных источников .............................................................................. 96

Введение

Увеличивающееся техногенное загрязнение компонентов природной среды, в 

том числе, атмосферы, диктует необходимость увеличения роли дисциплин, 

ориентированных на приобретение знаний, умений и навыков, позволяющих 

идентифицировать основные источники загрязнения атмосферы, определять характер 

и уровень загрязнения и разрабатывать мероприятия по его снижению.

Данное учебное пособие предназначено для студентов направлений подготовки 

08.03.01 Строительство, 20.03.01 Техносферная безопасность и 05.03.06 Экология и 

природопользование.

Содержание материала учебного пособия соответствует требованиям программ

государственного образовательного стандарта высшего и профессионального 

образования по указанным специальностям. В пособии изложены теоретические 

основы идентификации источников загрязнения атмосферы, общих закономерностей 

рассеивания загрязняющих веществ, их поведения в среде, принципов нормирования, 

а также отраслевой специфики загрязнения. В пособие с достаточной степенью 

подробности рассматриваются методы очистки отходящих газов промышленных 

объектов 
и 
оборудование, 
применяемое 
в 
системах 
контроля 
выбросов, 

охарактеризованы организационные и экономические приемы защиты атмосферного 

воздуха. 

1 Качество окружающей среды

1.1 Характеристика понятия «загрязнение»

Одним из наиболее губительных последствий техногенного воздействия на 

биосферу является загрязнение окружающей среды.

Загрязнение - привнесение в среду или появление в ней новых физических, 

химических, биологических или информационных агентов, или превышение в 

рассматриваемое время их естественного среднемноголетнего уровня в среде [38].

В наиболее общем виде загрязнение - это то, что не в том месте, не в то время 

и не в том количестве, какое естественно для природы, выводит ее из состояния 

равновесия, отличается от обычно наблюдаемой нормы и/или желательного для 

человека уровня (Н.Ф.Реймерс, 1990).

Загрязнение может носить временный характер, когда происходит увеличение 

в среде количества физических, химических или биологических агентов сверх 

наблюдавшегося, в последнее время, уровня (например, помутнение речных вод 

после дождя).

К загрязнению может приводить изменение количества любого агента, в том 

числе самого «чистого» (например, лишняя по отношению к природной норме влага 

в экосистеме суши также может считаться загрязнителем). Из физических агентов к 

загрязнению относят. Например, переменный или постоянный шум, уровень которого 

превышает фоновый. 

Загрязнение может возникать в результате естественных причин (природное, 

естественное) или под влиянием человеческой деятельности (анропогенное, 

искусственное). При обсуждении проблем загрязнения окружающей среды обычно 

имеется в виду последнее. 

Единой классификации загрязнений окружающей среды не имеется. Наиболее 

применяемой является классификация с учетом следующих признаков [14]:

1 По происхождению:

- природное;

- земное;

- космическое;

- антропогенное;

- промышленное;

- сельскохозяйственное;

- транспортное.

- военное. 

2 По масштабам:

- локальное;

- региональное;

- глобальное.

3 По природе: 

- физическое (радиоактивное, электромагнитное, тепловое, шумовое).

- физико-химическое (аэрозольное);

- химическое:

а) тяжелые металлы;

б) пестициды;

в) отдельные химические вещества.

- биологическое:

а) биотическое (биогенное);

б) микробиологическое (микробное).

4 По загрязняемым компонентам окружающей среды:

- атмосферы;

- гидросферы;

- литосферы;

- космоса.

5 По токсичности:

- токсичные;

- нетоксичные.

Материальным носителем загрязнения является загрязняющее вещество (3В)  
любой природный или антропогенный агент химической, физической или 

биологической природы, находящийся в окружающей среде в количествах, 

превышающих желательное или допустимое для каких-либо целей. В гигиене и 

экотоксикологии часто используется термин «вредное вещество».

Вредное вещество - вещество, которое при контакте с организмом человека 

может вызвать производственные травмы, профессиональные заболевания или 

отклонения от состояния здоровья, обнаруживаемые современными методами как в 

процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и будущего поколения. 

Большинство природных соединений являются естественными, необходимыми 

для биологических систем веществами, 70 элементов периодической системы  - это 

биогены со своими циклами, поэтому их отнесение к 3В производится на основе 

анализа действия конкретных агентов на организм.

Опасность вещества определяется возможностью возникновения вредных для 

здоровья человека эффектов при его воздействии на организм.

По степени опасности вещества разделяют на 4 класса:

- 1 класс - чрезвычайно опасные;

- 2 класс - высокоопасные;

- 3 класс - умеренно опасные;

- 4 класс - малоопасные.

Классы загрязняющих веществ
определяются на основе величин их 

смертельных концентраций в атмосферном воздухе. Средне смертельная доза 

(концентрация)  доза (концентрация) вещества в объектах окружающей среды, 

вызывающая гибель 50 % стандартной группы подопытных животных при 

определенной экспозиции и определенном сроке последующего наблюдения.

Величина предельно допустимой концентрации и класс опасности вещества в 

практической деятельности устанавливаются в соответствии с положениями 

постановления Главного государственного санитарного врача Российской Федерации 

от 28.01.2021 № 2 "Об утверждении санитарных правил и норм СанПиН 1.2.3685-21 

"Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) 

безвредности для человека факторов среды обитания". 

К источникам загрязнения относят:

- точки выброса загрязняющих веществ (например, промышленные и котельные 

трубы);

- хозяйственные или природные объекты, «продуцирующие» ЗВ;

- регионы, откуда поступает 3В (при трансграничном переносе).

Источники загрязнения атмосферы (ИЗА) можно также классифицировать 

последующим основаниям:

По назначению: 

а) технологические, с отходящими газами после установок очистки 

(рекуперации, абсорбции и т.д.); 

б) вентиляционные, включающие газы из местных отсосов и вытяжек.

По расположению: 

а) незатененные (высокие) - высокая труба, являющаяся точечным источником, 

выводящим выбросы выше зоны застоя воздуха, на высоту, превышающую высоту 

здания не менее, чем в 2,5 раза; 

б) затененные (низкие) – высотой, менее чем в 2,5 раза по отношению к высоте 

здания; 

в) наземные – имеющие минимальную высоту и находящиеся практически у 

земной поверхности. К таким источникам можно отнести открытое технологическое 

оборудование, пятна, возникающие по причине разлива нефтепродуктов, колодцы 

производственной канализации и т.д.

По геометрии: 

а) точечные источники – любая труба, вентиляционная шахта;

б) 
линейные 
источники 
аэрационный 
фонарь, 
открытые 
окна 

производственного помещения, расположенные на одной линии, факельные 

установки.

В зависимости от продолжительности действия различают источники выбросов 

непрерывного и периодического (залповые или мгновенные).

Залповые выбросы могут возникнуть, например, в аварийных ситуациях, в 

случае сжигания легкоокисляемых производственных отходов. Мгновенные выбросы 

характеризуются очень короткой продолжительностью (доли секунды) и, как 

правило, значительной высотой, они возникают во время взрывных работ и серьёзных 

аварийных ситуациях.

По расстояниям, на которые происходит рассеивание загрязняющих веществ, 

ИЗА можно разделить на: внутриплощадные (превышение нормативных значений 

концентраций фиксируется только в пределах промплощадок предприятия, в этом 

случае, для защиты населения от повышенных концентраций предусмотрено создание 

СЗЗ); внеплощадные - рассеивание ЗВ в концентрациях, равных или превышающих 

значения ПДК, может территорию жилой застройки.

ИЗА на промышленных предприятиях делят также на организованные и 

неорганизованные.

Загрязнение окружающей среды приводит к изменению состава живого и 

биогенного вещества и нарушению из равновесного круговорота в биосфере.  В 

биотическом круговороте веществ задействовано около 70 химических элементов, 

биогеохимические циклы претерпевают значительные изменения под влиянием 

антропогенной деятельностью.

В последние десятилетия промышленное производство по масштабам 

задействованного в процессах вещества сопоставимо с геологическими процессами, 

потоки техногенных веществ часто превышают природные, что не может не иметь 

последствий в виде нарушений в природной среде.

Каждый год из недр Земли поднимается на поверхность и включается в 

промышленную продукцию, или попадает в состав отходов основного производства 

в состав более 150 млрд. т минерально-сырьевых и топливно-энергетических 

ресурсов. В биогеохимический круговорот ежегодно включается: кадмия  - в 160 раз, 

сурьмы  - в 150, ртути  - в 110, свинца  - в 35, мышьяка и фтора  - в 15 раз больше, 

чем их содержится в природных циклах этих элементов.

Экологические 
последствия 
хозяйственной 
деятельности 
человека 

представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Экологические последствия хозяйственной деятельности человека 

К последствиям загрязнения окружающей среды относят:

1. Изменение соотношения между отдельными элементами на поверхности 

Земли и в недрах, связанные с этим изменения геохимических процессов, с 

нарушением круговорота и химического равновесия элементной базы Земли.

2. Изменение качества компонентов окружающей среды, сопровождаемое 

отрицательным воздействием на здоровье населения и жизнедеятельность остальной 

биоты. Нарушение функций одного поколения живых существ сопровождается 

изменением генетического кода.

3.
Нарушение основных функций и снижение устойчивости экологических 

систем, в том числе, на уровне биосферы. 

Обозначенные изменения происходят не эволюционно, а революционно, т. е., в 

очень короткие периоды времени, что исключает возможность полноценной 

ЗАГРЯЗНЕНИЕ
ОКРУЖАЮЩЕЙ

СРЕДЫ

Гибель флоры

и фауны

Ускоренное
разрушение

объектов

Ухудшение

качества
продукции

Снижение

урожайности

Изменение

климата

Разрушение
озонового

слоя

Экологические

последствия                  

хозяйственной 
деятельности

Разрушение и 
видоизменение 
ландшафтов и

пейзажей

Истощение и утрата 
природных ресурсов

Ухудшение качества
окружающей среды

Ухудшение социально
экономического благополучия

населения

адаптации к ним как человека, так и остальных живых существ, приводит к 

деградации экосистем. Негативные изменения среды в результате загрязнения 

приобрели системный характер, в результате которого нарушается динамика 

биосферных процессов, снижается качество окружающей среды до уровня, 

непригодного для жизни все большего числа видов, снижается устойчивость 

экосистем к последующим воздействиям.

Загрязнение воздушного бассейна по характеру и уровню последствий для 

здоровья человека - одна из самых серьезных экологических угроз, как на локальном, 

так и на глобальном уровнях. К 2021 году 98 % мирового населения проживает на 

территориях, где уровень загрязнения воздуха превышает безопасные значения, 

установленные в ходе многочисленных научных исследований, результаты которых 

свидетельствуют о наличии причинно-следственных связей между концентрацией ЗВ 

в воздухе и такими заболеваниями, как инсульт и другие поражения сердечно 
сосудистой системы, рак легких, астма и много других недугов.

Особенно высок в настоящий момент уровень загрязнения воздуха странах 

Юго-Восточной Азии и стран Западной части Тихого океана с высокой 

концентрацией вредных производств и отсутствием правовых механизмов 

регулирования поступления загрязняющих веществ в составе выбросов в атмосферу. 

В ряде стран фиксируется до 89 % случаев преждевременной смерти от экологически 

обусловленных заболеваний. 

Большая часть источников выбросов воздуха не могут контролироваться 

отдельными людьми, вследствие чего необходимы объединённые действия со стороны 

местных, региональных и национальных органов управления в таких секторах, как 

энергетика, промышленность, транспорт, обращение с отходами, сельское хозяйство 

и др.

Снижение поступления ЗВ в атмосферу от всех источников возможно лишь при 

комплексном 
подходе 
к 
решению 
проблемы, 
включающем 
реализацию 

законодательных, технологических, санитарно-технических и планировочных 

мероприятий.

Функцией законодательной власти в данной сфере является урегулирование 

общественных отношений, а также поддержание правового порядка и нормативно