Оценка химической безопасности природоохранных технологий по снижению загрязнения выбросов в атмосферу (на примере процессов лазерной обработки полимерных материалов)

Введение. Одним из способов защиты атмосферного воздуха от промышленных загрязнений является применение природоохранных технологий, направленных на очистку выбросов. В результате техногенного воздействия промышленные выбросы могут изменять состав воздушной среды, при этом образовавшиеся продукты физико-химических превращений с иными, иногда более токсичными свойствами могут влиять на качество и химическую безопасность атмосферного воздуха по сравнению с поступающими в него в составе промышленных выбросов исходными веществами.

Материалы и методы. Исследования влияния разных технологий очистки выбросов в атмосферу производств лазерной обработки органического стекла и полимерных материалов проведены с использованием хромато-масс-спектрометрической системы Focus GC с DSQ II (США).

Результаты. Установлено изменение качественно-количественного состава выбросов процессов лазерной обработки органического стекла при использовании разных очистных устройств. Оценка эффективности электростатической технологии очистки на основе плазменно-каталитического окисления атомарным кислородом установила увеличение содержания продуктов трансформации – альдегидов. Очистные устройства оказались неэффективными и химически небезопасными в отношении одного из основных загрязняющих веществ, входящих в состав выбросов производств обработки органического стекла и полимерных материалов лазерными установками – метилметакрилата.

Заключение. Применение новых природоохранных технологий очистки выбросов может вызывать изменение их качественно-количественного состава, что требует химико-аналитического контроля. Для адекватной оценки эффективности и химической безопасности новых технологий очистки выбросов целесообразно использовать хромато-масс-спектрометрию, позволяющую идентифицировать и количественно определять до 100 веществ одновременно в воздухе с неизвестным составом загрязняющих веществ, что позволит не только снизить угрозу здоровью, но и учитывать возможность техногенного образования побочных продуктов трансформации.

1. Кушелев В.П. Охраны природы от загрязнений промышленными выбросами. М.: Химия; 1979.

2. Белов С.Д., Барбинов Ф.А., Козьяков А.Ф. Охрана окружающей среды. М.; 1999.

3. Кирсанов Ю.Г. Оценка воздействия выбросов вредных веществ на атмосферный воздух. Екатеринбург; 2018.

4. Кнут В.А. Промышленная экология. М.; 1986.

5. Оранская И.И., Шевчик А.А., Ярушин С.В., Гурвич В.Б., Адамцев Е.И. Идентификация опасности при оценке и управлении риском для здоровья населения в процессе обоснования размера санитарно-защитной зоны промышленного предприятия. Гигиена и санитария. 2017; 96(12): 1204-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-12-1204-1207

6. Бондарева Т.И. Экология химических производств. М.; 1986.

7. Родионов А.И., Кузнецов Ю.П., Зенков В.В., Соловьев Г.С. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбросов. М.: Химия; 1985.

8. Зайцев В.А. Промышленная экология. М.: БИНОМ; 2015.

9. Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Юдин С.М. Неучтённая химическая опасность процессов трансформации веществ в окружающей среде при оценке эффективности применения технологий. Гигиена и санитария. 2018; 97(6): 490-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2018-97-6-490-497

10. Малышева А.Г., Козлова Н.Ю., Растянников Е.Г., Ермаков А.А., Шохин В.А. Физико-химические исследования для оценки химической безопасности и эффективности применения новой системы очистки свалочного газа на полигоне твёрдых бытовых отходов. Гигиена и санитария. 2017; 96(11): 1103-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2017-96-11-1103-1108

11. Малышева А.Г., Рахманин Ю.А., Растянников Е.Г., Козлова Н.Ю., Артюшина И.Ю., Шохин В.А. Хромато-масс-спектрометрические исследования летучих выделений растений для оценки эффективности и химической безопасности применения средоулучшающих фитотехнологий. Гигиена и санитария. 2016; 95(6): 501-7. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2016-95-6-501-507

12. Швыряев И.А. Физико-химические превращения в атмосфере и оценка экологического риска от выбросов промышленных объектов: Автореф. дисс.. канд. хим. наук. М.; 2006.

13. Швыряев И.А. Оценка воздействия продуктов превращений выбросов компрессорных станций на природные объекты Крайнего севера. Вестник Российского университета дружбы народов. Экология и безопасность жизнедеятельности. 2006; (1): 14-22.

14. Малышева А.Г., Юдин С.М. Трансформация химических веществ в окружающей среде как неучтенный фактор опасности для здоровья населения. Химическая безопасность. 2019; 3(2): 45-66. https://doi.org/10.25514/CHS.2019.2.16005

15. Швыряев И.А., Меньшиков В.В. Региональная оценка риска с учетом вторичных процессов загрязнителей в атмосфере. In: Revija rada - XXXII. Megraf Beograd: Zastita press; 2002: 159-64.

16. Хадарцев А.А., Хрупачев А.Г., Ганюков С.П. Трансформация техногенных загрязнителей в атмосферном воздухе. Фундаментальные исследования. 2010; (12): 158-64.

17. Чернявский С.А. Исследование трансформации химических примесей в атмосфере и оценка экологического риска как условие повышения информативности системы мониторинга: Автореф. дисс.. канд. техн. наук. М.; 2015.

18. Беляев Н.Н., Славинская Е.С., Кириченко Р.В. Прогноз загрязнения атмосферного воздуха выбросами автотранспорта с учетом химической трансформации вредных веществ. Наука и прогресс транспорта. 2017; (3): 15-22. https://doi.org/10.15802/stp2017/104549

19. Мишарина Т.А., Константинова М.Л., Крикунова Н.И., Подмастерьев В.В., Разумовский С.Д., Теренина М.Б. и соавт. Определение летучих органических веществ до и после их озонирования в воздухе закрытых помещений. Прикладная аналитическая химия. 2015; 5(1): 10-6.

20. Рахманин Ю.А., Малышева А.Г. Концепция развития государственной системы химико-аналитического мониторинга окружающей среды. Гигиена и санитария. 2013; 92(6): 4-9.

21. Копытенкова О.И., Леванчук А.В., Еремин Г.Б. Гигиеническая характеристика воздушного бассейна в районе интенсивной эксплуатации дорожно-автомобильного комплекса. Гигиена и санитария. 2019; 98(6): 613-8. https://doi.org/10.18821/0016-9900-2019-98-6-613-618

22. Паспорт национального проекта «Экология». Утверждён Президиумом Совета при Президенте РФ по стратегическому развитию и национальным проектам, протокол № 16 от 24.12.2018. Available at: https://www.mnr.gov.ru/upload/medialibrary/5e7/ecology.pdf

23. Клюев Н.Н., Яковенко Л.М. «Грязные» города России: факторы, определяющие загрязнение атмосферного воздуха. Вестник Российского университета дружбы народов. 2018; 26(2): 237. https://doi.org/10.22363/2313-2310-2018-26-2-237-250

24. Зайцева Н.В., Май И.В., Клейн С.В., Горяев Д.В. Методические подходы к выбору точек и программ наблюдения за качеством атмосферного воздуха в рамках социально-гигиенического мониторинга для задач федерального проекта «Чистый воздух». Анализ риска здоровью. 2019; (3): 4-17. https://doi.org/10.21668/health.risk/2019.3.01

25. Сидоренко Г.И., Крутько В.Н. Сохранить здоровье нации. В кн.: Экологическая альтернатива. М.: Прогресс; 1990: 760-95.

26. WHO. Ambient air pollution: A global assessment of exposure and burden of disease; 2016. Available at: https://www.who.int/phe/publications/air-pollution-global-assessment/en

27. WHO. Global Status Report on Noncommunicable Diseases - 2014. Available at: https://www.who.int/nmh/publications/ncd-status-report-2014/en

28. Cohen A.J., Brauer M., Burnett R., Anderson H.R., Frostad J., Estep K., et al. Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: an analysis of data from the Global Burden of Diseases Study 2015. Lancet. 2017; 389(10082): 1907-18. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(17)30505-6

29. Lelieveld J., Evans J.S., Fnais M., Giannadaki D., Pozzer A. The contribution of outdoor air pollution sources to premature mortality on a global scale. Nature. 2015; 525(7569): 367-71. https://doi.org/10.1038/nature15371

30. Федотов Д.Е., Марков В.В. Технические возможности лазерных технологий в машиностроении и приборостроении. Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2010; 2-3(280): 110-5.

31. Сентюрин Е.Г., Мекалина И.В., Айзатулина М.К., Орлова И.В. Полирование и шлифование - эффективные методы повышения «серебростойкости» и оптических характеристик оргстекол при изготовлении и продлении ресурса авиационного остекления в эксплуатации (обзор). Труды ВИАМ. 2018; (10): 45-52.

32. Мекалина И.В., Сентюрин Е.Г., Климова С.Ф., Богатов В.А. Новые «серебростойкие» органические стекла. Авиационные материалы и технологии. 2012; (4): 45-8.

33. Овчинникова Ю.В., Усольцев В.П. Особенности лазерного гравирования изделий из оргстекла. В кн.: Материалы XII Международной научно-технической конференции «Приборостроение в XXI веке - 2016. Интеграция науки, образования и производства». Ижевск; 2017: 623-7.

34. Лазарев Н.В., ред. Вредные вещества в промышленности. Том 1. Органические вещества. Ленинград: Химия; 1976: 178-84.