硫黄酸化​​物が悪い理由と排煙脱硫技術の仕組み

Feb 08, 2024

硫黄酸化​​物 (SOx) は、環境だけでなく人間や動物の健康にもいくつかの有害な影響を及ぼします。 大気中の SOx の多くは、発電所やその他の産業施設による化石燃料の燃焼に由来します。 しかし、排煙脱硫技術の使用により、SOx と粒子状物質の排出が大幅に削減されます。

硫黄酸化​​物 (SOx) は、二酸化硫黄 (SO2) や三酸化硫黄 (SO3) など、硫黄原子と酸素原子で構成される分子のグループです。 SOx は、粒子状汚染だけでなく、酸性雨の形成にも寄与する汚染物質です。

SOx には気体であるものもあれば、液体または固体粒子であるものもあります。 SO2 は SOx 分子の中で最も危険です。 これはマッチが燃えたような臭いがする無色のガスです。 一方、SO3 は無色または白色の固体であることが多く、空気中に白い蒸気を生成し、水と強く反応します。 SO2 と SO3 は両方とも反応して硫酸を生成します。硫酸は生体組織に有毒であり、酸性雨の主成分です。

火山などの一部の自然発生源は大気中の SOx に寄与しますが、放出される SO2 の大部分は、電気と熱を生成するために化石燃料を燃やすことに由来します。 石炭や石油が燃えると、それらに含まれる硫黄が空気中の酸素と結合してSOxが生成されます。 天然ガス火力発電所でも SO2 が生成されますが、その量ははるかに少ないです。 米国会計検査院は、主に石炭中の硫黄含有量が高いため、石炭火力発電所は天然ガス火力発電所と比較して、生成 MWh 当たりのベースで 90 倍以上の SO2 を生成していることを発見しました。

大気中に放出された SO2 は化学反応を起こして化合物を形成し、長距離まで移動する可能性があります。 米国環境保護庁（EPA）によると、これらの化合物は小さな固体粒子または液滴の形をしており、数日、場合によっては数年にわたって空気中に残留する可能性があります。

しかし、ある時点で、汚染物質は湿潤および乾燥大気堆積のプロセスを通じて地球に戻ります。 そうなると、微粒子が喘息や慢性気管支炎などの重篤な呼吸器疾患を引き起こし、早期死亡につながる可能性があります。 さらに、SO2 は地表水を酸性化し、生物多様性を減少させ、魚を殺します。 葉や針葉への直接的な影響や、土壌の酸性化や土壌栄養素の枯渇によって森林にダメージを与えます。 視認性の低下（局所的なヘイズ）の原因となります。 記念碑、建物、その他の石や金属の構造物の風化を促進します。

粒子状物質 (PM) は、空気中に存在する固体粒子と液滴の混合物を指す用語です。 EPA は、吸入可能な微粒子を直径 2.5 ミクロン (100 万分の 1 メートル) 以下のものとして分類し、これを PM2.5 と呼びます。 発電所が大気中に直接排出できる PM の量は非常に限られていますが、PM 大気汚染への主な寄与の 1 つは、大気中で硫酸塩に変換され、数百マイルも運ばれる SO2 の排出によるものです。 。 EPAは、このPMによる健康への影響には以下が含まれる可能性があると述べています。

1989 年 6 月、ジョージ HW ブッシュ大統領は大気浄化法の抜本的な改正を提案しました。 1980年代に進められた議会提案に基づいて、ブッシュ大統領は、酸性雨、都市大気汚染、有毒大気排出という国の環境と国民の健康に対する3つの主要な脅威を抑制することを目的とした法案を提案した。 この提案では、法律をより実行可能にするための国家許可プログラムの確立も求められている。

米国下院（401対21）と米国上院（89対11）は大多数の票により、大統領の提案の主要な要素を含むクリーンエア法案を可決した。 法案の相違点を解決するために、1990 年 7 月から 10 月にかけて合同会議委員会が開催され、会議参加者が推薦したパッケージが議会によって圧倒的に承認されました。 大統領は1990年11月14日に法案を受け取り、翌日署名した。

米国の発電所からの SO2 排出量は、1990 年の大気浄化法改正 (CAAA) が制定されてすぐに減少し始めました (図 1)。 CAAA によって認可された規定の中には、1995 年から石炭および残留燃料油火力発電所からの SO2 排出量に上限を課す酸性雨プログラム (ARP) がありました。このプログラムは主に、酸性雨が影響を与えることへの懸念によって動機付けられました。 SOx 化合物を放出する植物の風下地域。 石炭火力発電所は SO2 排出量の大部分を占めていたため、このプログラムは汚染防止システムを設置し、低硫黄石炭を燃焼させ、排出量の多い発電所に対しては電力の供給を減らす経済的インセンティブを提供しました。