Введение 3
1.2 Актуальность проблемы 5
1.3 Цели и задачи работы 8
ГЛАВА 2 9
2.1 Концентрация оксида углерода в Санкт-Петербурге 9
2.2 Выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух Санкт-Петербурга
в 2013 г 11
ГЛАВА 3 16
3.1 Измерительная аппаратура 16
3.2 Методы измерений 18
ГЛАВА 4 22
4.1 Концентрация СО в г. Петергоф 22
4.2 Зависимость концентрации СО от скорости ветра 26
4.3 Амплитуды суточного хода 45
4.4 Зависимость концентраций СО от направления ветра 47
Основные результаты и выводы 49
Литература 50
Оксид углерода (окись углерода, угарный газ - CO) - это газ без цвета и запаха; почти не поглощается активированным углем; горит синим пламенем с образованием CO2 и выделением тепла; концентрационные пределы взрываемости (КПВ) в смеси с воздухом 12,5-74,2%; смесь CO : O2 = 2 : 1 (по объему) взрывается при зажигании. CO образуется при сгорании органических видов топлива (древесина, уголь, бумага, масла, бензины, газы, взрывчатые вещества и др.) в условиях недостатка О2; при взаимодействии CO2 с раскаленным углем, при конверсии метана в присутствии различных катализаторов. [9] Несолеобразующий оксид.
Химически пассивен в обычных условиях, не реагирует с кислотами и щелочами. [2] Естественный уровень CO в атмосфере 0,01-0,9 мг/м3 (в северном полушарии в 3 раза выше). Доминирующая часть (~ 90%) атмосферного CO образуется в результате естественных процессов (вулканические и болотные газы, лесные и степные пожары, жизнедеятельности наземной и океанической флоры и фауны). При этом около 70% CO в атмосфере является продуктом окисления метана в тропосфере при участии радикала гидроксила (ОН). В глобальном масштабе именно атмосферный метан (который окисляется ОН) - основной источник СО в атмосфере. В крупных городах и промышленных регионах перевес может быть на стороне СО, непосредственно выбрасываемого из антропогенных источников.
Сотни миллионов тонн CO поступают в атмосферу ежегодно в результате деятельности человека: автотранспорт, железнодорожный и морской транспорт; неисправность газопроводов и газоаппаратуры; металлургия, химическая угледобывающая промышленность, производство табака, хлеба, светокопирование; переработка отходов; сжигание топлива в быту.
В промышленности CO получают путем неполного окисления природного газа или газификацией угля и кокса. CO является одним из исходных соединений в органическом синтезе, используется как восстановитель в металлургии, производстве карбонилов, ароматических альдегидов, формамида, гексагидроксибензола, хлорида алюминия, метанола, синтетического бензина, синтола. [9]
Токсичность дыма, выделяющегося при горении угля, была описана еще Аристотелем и Галеном. Оксид углерода(П) был впервые получен французским химиком Жаком де Лассоном в 1776г. при нагревании оксида цинка с углём, но первоначально его ошибочно приняли за водород, так как он сгорал синим пламенем. То, что в состав этого газа входит углерод и кислород, выяснил в 1800г. английский химик Вильям Крюйкшенк. Токсичность газа была исследована в 1846 году французским медиком Клодом Бернаром. [2]
Концентрация СО напрямую зависит от количества автотранспорта. Только за 2013 г. в атмосферный воздух Санкт - Петербурга автотранспортом было выброшено 374,4 тыс.т, в то время как от стационарных источников и автотранспорта - 396,85 тыс.т. И с каждым годом эти цифры только растут.
Проведен анализ измерений приземных концентраций СО в г.Петергоф с помощью локального газоанализатора Los Gatos Research CO 23r (СО, Н2О), который показал:
- годовой ход концентрации СО г. Петергоф может варьироваться от года к году .Так, в 2013 г. максимальные концентрации СО наблюдались в феврале, минимальные - в октябре. В 2014 г. максимум был отмечен в ноябре, минимум - в июне. В 2015 г. максимум - март, минимум - июнь. В среднем, амплитуда суточного хода в 2013 году составила 680 ppbv, в 2014 году 602 ppbv, в 2015 году 415 ppbv.
- концентрация угарного газа обратно пропорционально зависит от скорости ветра. Концентрация СО и скорость ветра антикоррелируют, что подтверждается отрицательными значениями коэффициентов корреляции Пирсона, полученными между концентрацией СО и скоростью ветра.
- В будние дни концентрация СО в г.Петергоф много выше, чем в выходные, что можно объяснить большим количеством автотранспорта в будние дни. Данный вывод основан на построенном недельном ходе за 2013 - 2015 гг., а также 2013 - 2016 гг.
- Санкт - Петербург является мощным антропогенным источником различных загрязнений для г. Петергоф, в том числе и источником СО. Данный вывод основан на приведенной в работе зависимости концентрации угарного газа от направления ветра.
