Загрязнение окружающей среды и его формы. Вступление
| Вид материала | Документы |
- Реды жизни и загрязнение окружающей среды, 57.15kb.
- Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей, 472.52kb.
- Аналитический материал о состоянии сложившейся в Российской Федерации системы платежей, 466.75kb.
- Тема : «Загрязнение и охрана окружающей среды», 38.66kb.
- Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей природной, 659.97kb.
- Какие торговые организации должны платить за загрязнение окружающей среды?, 12.91kb.
- Загрязнение окружающей среды, 24.54kb.
- Инструктивно-методические указания по взиманию платы за загрязнение окружающей, 461.37kb.
- 1. Общие положения, 463.45kb.
- План конференции: Вступительное слово. Загрязнение окружающей среды, 8.21kb.
1 2
Загрязнение окружающей среды и его формы.
Вступление
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
1. Химическое загрязнение биосферы.
В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.
Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; метал лургические предприятия, особенно цветной металлургии, кото рые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути
и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа дают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнителиразделяют на первичные, поступающие непосредственно в
атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу разделно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.
д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являютсяпредприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.
Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы.
При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвнстного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог)
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия иличень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
2. Химическое загрязнение природных вод.
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое,
физическое и биологические загрязнения, как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. К опасным загрязнителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков ( 11,0 - 11,0). Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов. Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.
Органическое загрязнение.
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубновлияютна состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками.
Количество в мировом стоке загрязняющих веществ, млн.т./год:
1. Нефтепродукты 26,563
2. Фенолы 0,460
3. Отходы производств
синтетических волокон 5,500
4. Растительные органические остатки 0,170
5. Всего 33,273
В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода.
3. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений)
Нефть и нефтепродукты
Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 10,23% мировой добычи нефти. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей.
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 130-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую "нефть в воде" и обратную "вода в нефти" . При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Пестициды
Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений. Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями.
Синтетические поверхностно-активные вещества.
Детергенты (СПАВ) 0относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств ( СМС) , широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами.
Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить
к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.
Тяжелые металлы.
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. Около половины годового промышленного производства этого металла различными путями попадает в океан. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу.
Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг).
Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
Тепловое загрязнение.
Тепловое загрязнение поверхности водоемрв и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.
На основании обобщения материала можно сделать вывод , что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.
4. Загрязнение почвы.
Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.
Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится.
Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.
Пестициды как загрязняющий фактор.
Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве, медицине почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.
Кислые атмосферные выпады на сушу.
Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода. Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, уг лей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода.
2. Атмосфера. Её значение для человека.
Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. В сутки человек в среднем потребляет около килограмма пищи, до двух с половиной литров воды и кислород из двадцати килограммов воздуха. Но потребляемый воздух должен отвечать определённым санитарным требованиям, иначе он вызовет острые или хронические заболевания. В результате промышленных выбросов воздух многих зарубежных городов загрязнен настолько, что днем почти не видно солнца. Промышленная пыль представляет собой один из основных видов загрязнения атмосферы. Вред, причиняемый пылью и золой, является глобальным. Запыленная атмосфера плохо пропускает ультрафиолетовую радиацию, обладающую бактерицидными свойствами, и препятствующую самоочищению атмосферы. Пыль засоряет слизистые оболочки дыхательных органов и глаз, раздражает кожные покровы человека, является переносчиком бактерий и вирусов, снижает освещенность улиц, заводских зданий, жилищ, вызывая перерасход электроэнергии. Сажа, являющаяся компонентом пыли и представляющая собой практически чистый атмосферный углерод, увеличивает заболеваемость раком легких.
Атмосферный воздух - это источник дыхания человека, животных и растительности, сырьё для процессов горения и синтеза химических веществ; он является материалом, применяемым для охлаждения различных промышленных и транспортных установок, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека, высших и низших животных и растений.
Важную роль во всех природных процессах играет атмосфера. Она служит надежной защитой от вредных космических излучений, определяет климат данной местности и планеты в целом. Воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, её животворным источником. Беречь его, сохранять в чистоте - значит сохранять жизнь на Земле.
Во Вселенной земная атмосфера - уникальное и удивительное явление. Она состоит из азота, кислорода, аргона, углекислого газа и других элементов. К бесценным богатствам нашей планеты следует отнести в первую очередь богатую кислородом и сбалансированную по газовому составу атмосферу.
Атмосфера является составной частью биосферы и представляет собой газообразную оболочку Земли, вращающуюся вместе с ней как единое целое. Эта оболочка слоиста. Каждый слой имеет своё название и характерные физико-химические особенности. Условно принято атмосферу делить на две большие составные части: верхнюю и нижнюю. Наибольший интерес представляет для нас нижняя часть атмосферы, главным образом тропосфера, поскольку в ней происходят основные метеорологические явления, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха.
Атмосферный воздух выступает своего рода посредником загрязнения всех других объектов природы, он способствует распространению больших масс загрязнений на большие расстояния. Промышленными выбросами, переносимыми по воздуху, загрязняется Мировой океан, закисляются почва и вода.
Таким образом, на территорию России ежегодно через западные границы вместе с воздушными массами поступает около 2 млн. тонн двуокиси серы и около 10 млн. тонн сульфатов.
Сжигание таких видов топлива, как уголь, нефть, сланцы, ведет к загрязнению воздуха сернистым газом - источником закисления почв и водоемов. Высвободившиеся при этом тепло рассеивается в окружающую среду и служит источником теплового загрязнения атмосферы.
Степень вредности загрязняющих природу веществ зависит от многих факторов окружающей среды и от самих веществ. Научно-технический прогресс ставит задачу разработать объективные и универсальные критерии вредности. Это основополагающая проблема защиты биосферы на сегодняшний день окончательно ещё не решена. Анализ накопленных по этому вопросу данных, приведенный в исследовательских работах, показывает, что метод рассеивания, и разбавления загрязнителей не обеспечивает защиту биосферы
3. Источники загрязнения атмосферного воздуха.
Источники загрязнения многочисленны и разнообразны и по своей природе. Различают естественное и антропогенное загрязнение атмосферы. Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека, А антропогенное - в результате деятельности людей.
Естественное загрязнение атмосферы обусловлено поступлением в неё вулканического пепла, космической пыли (до 150-165 тыс. т ежегодно), растительной пыльцы, морских солей и т.п. Основными источниками природной пыли являются пустыни, вулканы и оголенные участки земель.
К антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся энергетические установки, сжигающие ископаемое топливо, промышленные предприятия, транспорт, сельскохозяйственное производство. Из всего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу, около 90 % составляют газообразные вещества и около 10 % — частицы, т.е. твердые или жидкие вещества.
В таблице №1 приведены экспертные оценки выделения некоторых вредных веществ как природными, так и антропогенными источниками-
Таблица №1
Выделение (105 т/сут) некоторых газообразных веществ
| ВЕЩЕСТВО | ИСТОЧНИК | |
| Природный | Антропогенный | |
| Диоксид серы | — | 0,4 |
| Сероводород | 0,3 | 0,01 |
| Оксиды азота | 2 | 0,2 |
| Аммиак | 3 | 0,01 |
| Углеводороды | 2 | 0,2 |
| Оксид углерода | 10 | 1 |
| Диоксид углерода | 3000 | 50 |
Согласно приведенной таблице, природные источники выделяют больше вредных веществ, тем не менее, самым опасным являются антропогенное поступление. Это связано с тем, что вредные вещества антропогенного происхождения накапливаются в зоне обитания человека. Кроме того, вредные специфические вещества, не существовавшие ранее в природных условиях, в настоящее время становятся составной частью атмосферного воздуха, его микроэлементами.
К основным источникам промышленного загрязнения атмосферного воздуха относятся предприятия энергетики, металлургии, стройматериалов, химической и нефтеперерабатывающей промышленности, производства удобрений.
От предприятий нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности в воздух в больших количествах поступают углеводороды, диоксид серы, оксиды азота, сероводород, аммиак, хлор, фенол, формальдегид, ацетон, бензол, толуол и другие вещества. Значительные потери углеводородов (CnHn) и других веществ на нефтеперерабатывающих и нефтехимических промышленных предприятиях, приводящие к загрязнению атмосферного воздуха, - свидетельство необходимости разработки и реализации мероприятий по снижению выбросов и выделений.
Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы химическими веществами, поступающие в воздух в газообразном, жидком или твердом состоянии, являются промышленность и транспорт.
В последнее десятилетие поступление загрязняющих веществ от отдельных отраслей производства и транспорта распределилось в порядке, приведенном в таблице №2.
Таблица №2
Оценка участия отраслей производства и транспорта в загрязнении атмосферы Земли
| Отрасли производства | Доля загрязнения в % |
| Металлургия черная и цветная | 35 |
| Теплоэлектростанции | 27 |
| Нефтедобывающая и химическая промышленность | 17 |
| Автомобильный транспорт | 13 |
| Остальные отрасли | 8 |
Однако по отдельным регионам это распределение отличается от приведенного в таблице №2 и зависит в первую очередь от состава и степени концентрации в них промышленности и транспорта.
В России основное загрязнение атмосферы создают пять отраслей промышленности, автотранспорт и энергетика. Их относительное участие в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: теплоэнергетика - 27,0 %; металлургия (черная, цветная) - 25,8 %; нефтедобыча и нефтехимия 15,5 "/о, автотранспорт -13,3%; предприятия стройматериалов -8,1 %; химическая промышленность -1,3%.
Роль пыли в атмосферном воздухе неоднозначна. Частицы пыли, являясь ядрами конденсации при образовании облаков и туманов, выполняют важную положительную роль в круговороте воды и других веществ в окружающей нас природе. Без частиц пыли не было бы ни облаков, ни туманов. С увеличением запыленности атмосферы, особенно за счет аэрозолей искусственного происхождения, очевидны и негативные последствия. Снижение солнечной энергии, проникающей через увеличившуюся облачность, отрицательно влияет на климат планеты, а повышение концентрации активных соединений - на флору и фауну, а также на здоровье человека.
Не исключено, что при сохранении темпов загрязнения атмосферы продуктами деятельности человека ситуация в ближайшие годы существенно ухудшится и к 2000 году концентрация пыли увеличится до уровня, оказывающего постоянное негативное воздействие на климат планеты.
В результате хозяйственной деятельности человека в атмосфере появляются большое количество загрязняющих веществ. Взаимодействие атмосферного воздуха с водой и почвой приводит к качественным и количественным изменениям всей биосферы в целом, усиливая и ускоряя нежелательные изменения состава и структуры атмосферного воздуха, климата Земли. Наиболее сильные изменения климата и качества атмосферного воздуха наблюдается в крупных городах. Если кислород в атмосферном воздухе будет очень сильно загрязнён всевозможными веществами, то постепенно у всего живого на Земле будет сокращаться срок жизни, пока не уменьшится до истребления всех и всего.
Стремительное развитие всех отраслей промышленности, энергетики, транспорта, увеличение численности населения и урбанизация, химизация всех сфер деятельности человека привели к определённым изменениям окружающей природной среды, в том числе неблагоприятным, заключающимся главным образом в загрязнении биосферы. Воздействие вредных веществ антропогенного происхождения на природную среду, а так же отклик среды на эти воздействия становятся глобальными всеобъемлющими. Поэтому вопросы наблюдений, охраны и контроля природной среды в условиях научно-технической революции являются составной и неотъемлемой частью социального развития общества.
В нашей стране хорошо осознаётся опасность возможных негативных последствий воздействия человека на природу (хотя мы и не разделяем мнения о неизбежности наступления экологического кризиса) и принимаются действенные меры по регулированию взаимодействия человека с окружающей его средой. Конечно, решение этой проблемы заключается не в ограничении развития человеческого общества, а в оптимизации его отношений с природой.
4. Автотранспорт как основной источник загрязнения атмосферного воздуха.
Я решил выбрать тему «Роль автомобиля в загрязнении окружающей среды», чтобы ещё раз подчеркнуть и дать возможность задуматься над проблемой, которая должна тревожить каждого жителя города, в котором есть автотранспорт.
К мобильным источникам относятся автомобили и транспортные механизмы, передвигающиеся по земле, по воде и по воздуху. В больших городах к числу основных источников загрязнения атмосферного воздуха относится автотранспорт. Отходящие газы двигателей содержат сложную смесь, их более чем двухсот компонентов, среди которых немало канцерогенов. Наземные транспортные средства - это механизмы, передвигающиеся по шоссейным и железным дорогам, а также строительное, сельскохозяйственное и военное оборудование. В соответствии с различиями в количествах и видах выбрасываемых загрязняющих веществ целесообразно рассматривать в отдельности двигатели внутреннего сгорания (особенно двух- и четырехтактные) и дизели и, аналогичным образом, паровые и дизельные локомотивы. В таблице №3 указаны выбросы от мобильных источников.
Таблица №3
Основные виды выбросов загрязняющих веществ от мобильных источников
| ТИП ДВИГАТЕЛЯ | ТОПЛИВО | ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАГРЯЗНЕНИЙ | ПРИМЕРЫ |
| Четырехтактный двигатель внутреннего сгорания | Бензин | Углеводороды, оксид углерода, оксиды азота | Автомобили, автобусы, самолеты, мотоциклы |
| Двухтактный двигатель внутреннего сгорания | Бензин (с добавлением масла) | Углеводороды, оксид углерода, оксид азота, твердые вещества | Мотоциклы вспомогательные моторы |
| Дизель | Лигроин | Оксиды азота, твердые вещества | Автобусы, трактора, машины, поезда |
| Газовая турбина | Бензин | Оксиды азота, твердые вещества | Самолеты, корабли, поезда |
| Паровой котел | Уголь, нефть | Оксиды азота, диоксид серы, твердые вещества | Корабли, паровозы |
Вредные вещества при эксплуатации подвижных транспортных средств поступают в воздух с отработавшими газами, испарениями из топливных систем и при заправке, а так же с картерными газами. На выбросы оксида углерода значительное влияние оказывает рельеф дороги и режим движения автомашины. Так, например, при ускорении и торможении в отработавших газах увеличивается содержание оксида углерода почти в 8 раз. Минимальное количество оксида углерода выделяется при равномерной скорости автомобиля 60 км/ч.
В таблице №4 приведены значения концентрации основных примесей карбюраторного двигателя при различных режимах его работы.
Таблица №4
Концентрация веществ в зависимости от режима работы карбюраторного двигателя
| Режим работы двигателя | Оксид углерода, % по объёму | Углеводороды, мг/л | Оксиды азота, мг/л |
| Холостой ход | 4-12 | 2-6 | — |
| Принудительный холостой ход | 2-4 | 8-12 | — |
| Средние нагрузки | 0-1 | 0,8-1,5 | 2,5-4,0 |
| Полные нагрузки | 2 | 0,7-0,8 | 4-8 |
Выбросы оксидов азота максимальны при отношении воздух - топливо 16:1. Таким образом, значения выбросов вредных веществ в отработавших газах автотранспорта зависят от целого ряда факторов: отношения в смеси воздуха и топлива, режимов движения автотранспорта, рельефа и качества дорог, технического состояния автотранспорта и др. Состав и объёмы выбросов зависят также от типа двигателя. В таблице №5 показаны выбросы ряда вредных веществ карбюраторного и дизельного двигателей.
Таблица №5
Выбросы (% по объёму) веществ при работе дизельных и карбюраторных двигателей
| ВЕЩЕСТВО | ДВИГАТЕЛЬ | |
| Карбюраторный | Дизельный | |
| Оксид углерода | 0,5-12,0 | 0,01-0,5 |
| Оксид азота | 0,005-0,8 | 0,002-0,5 |
| Углеводороды | 0,2-0,3 | 0,009-0,5 |
| Бенз(а)пирен | До 20 мкг/м3 | До 10 мкг/м3 |
Как видно из данных таблицы №5, выбросы основных загрязняющих веществ значительно ниже в дизельных двигателях. Поэтому принято считать их более экологически чистыми. Однако дизельные двигатели отличаются повышенными выбросами сажи, образующейся вследствие перегрузки топлива. Сажа насыщена канцерогенными углеводородами и микроэлементами; их выбросы в атмосферу недопустимы.
В связи с тем, что отработавшие газы автомобилей поступают в нижний слой атмосферы, а процесс их рассеяния значительно отличается от процесса рассеяния высоких стационарных источников, вредные вещества находятся практически в зоне дыхания человека. Поэтому автомобильный транспорт следует отнести к категории наиболее опасных источников загрязнения атмосферного воздуха вблизи автомагистралей.
В соответствии с формулой для среднего удельного выброса (коэффициента выброса)
_ суммарный годовой выброс загрязняющих веществ
Ем =
сумма годовых транспортных показателей
В таблице №6 приведены эти величины для автомобильных выбросов
Таблица №6 Средние удельные выбросы (коэффициенты выбросов) автотранспорта
| ВИДЗАГРЯЗНЯЮЩЕГОВЕЩЕСТВА | СРЕДНИЙ УДЕЛЬНЫЙ ВЫБРОС (ПРИ СРЕДНЕЙ СКОРОСТИ ТРАНСПОРТА 31,7 КМ/Ч) | |
| В час | На километр | |
| Оксид углерода | 752 г/ч | 23,7 г/км |
| Несгоревшие углеводороды | 29,4 г/ч | 0,93 г/км |
| Оксиды азота | 33,2 г/ч | 1,05 г/км |
| Свинец | 1,11 г/ч | 0,035 г/км |
| Суммарное количество выхлопных газов (при 00 С) | 28,95 м3/ч | 0,914 м3/км |
| Средний расход топлива | 2,75 кг/ч | 0,087 кг/км |
5. Состояние атмосферного воздуха в Свердловской области.
Содержание работ по анализу состояния атмосферы и выработке мер по её защите включает несколько этапов. На первом - на основе мониторинга выявляются основные загрязнители, представляющие угрозу для здоровья населения, жизни фауны и состояния флоры. Следующий этап связан с установлением источников твердых и газообразных выбросов, вносящих существенный вклад в загрязнение атмосферного воздуха. И, наконец, на последнем этапе осуществляются меры, связанные с разработкой способов и методов, а также устройств для борьбы с загрязняющими атмосферу выбросами.
В разделе Государственного доклада главное внимание сосредоточено на первых двух этапах, а именно оценке состояния атмосферы, как важнейшей части окружающей среды с точки зрения жизнедеятельности человека, тенденциях ее изменения в наиболее крупных городах области и выявлении основных источников загрязнений. Выводы и рекомендации этого раздела могут быть использованы на третьем этапе работ по защите воздушного бассейна.
Наблюдения за загрязнением воздушного бассейна в Свердловской области осуществляется Лабораторией мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и комитетом охраны природы
Эта лаборатория проводит мониторинг загрязнения воздушного бассейна на 18 стационарных постах, которые находятся в следующих городах: Екатеринбург (8), Нижний Тагил (4), Первоуральск (2), Каменск-Уральск(2) и Краснотуринск (2).
На указанных постах проводятся 4-разовые суточные отборы проб атмосферного воздуха. Контролируется содержание в атмосфере 34 вредных веществ. При составлении программы наблюдений, для каждого поста учитывая качественный и количественный состав выбросов в атмосферу предприятиями города.
Оценка загрязнения воздушного бассейна проводятся сопоставлением измеренных концентраций с величиной предельно допустимой концентрации (ПДК). Среднегодовые, среднемесячные и среднесуточные значения наблюдаемых концентраций сравниваются со среднесуточной ПДК, а разовые измерения за конкретный срок с максимальной разовой ПДК.
По данным Лаборатории мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и комитета охраны природы, в 1995 году повысился потенциал загрязнения атмосферного воздуха, характеризующий условия рассеивания загрязняющих веществ, с 2,85 до 3,04 по сравнению с 1994 годом. Это означает, что в 1995 году условия погоды были более застойными (отмечались продолжительные периоды сухой погоды со слабыми ветрами), что способствовало увеличению загрязнения атмосферного воздуха на территории области.
В таблице №7 приведены данные Лаборатории мониторинга загрязнения атмосферного воздуха и комитета охраны природы по среднегодовому уровню загрязнения атмосферного воздуха основными вредными компонентами в городах области.
Таблица №7
Среднегодовой уровень загрязнения атмосферного воздуха в городах Свердловской области в 1994/1995 гг.
| Города | Пыль | Диоксид Азота | Диоксид Серы | Оксид Углерода | Бенз(а) -пирен | Формальдегид | Ролеин | Фенол | Аммиак | Железо | Свинец | Фтористый Водород |
| Екатеринбург | 0,7 /0,7 | 1,3 /1,2 | 0,9 /0,2 | 0,7 /0,7 | 1,7 /1,6 | 3,9 /4,7 | 1,7 /1,3 | 1,0 /0,7 | 0,7 /0,7 | 0,9 /0,9 | 0,4 /0,3 | - |
| Нижний Тагил | 0,7/- | 0,5/- | 0,9/- | 0,9/- | 2,6/- | 4,7/- | - | 1,7/- | 1,7/- | 1,4/- | 0,9/- | - |
| Каменск-Уральский | 0,7 /0,7 | 0,5 /0,5 | 0,2 /0,1 | 0,9 /0,9 | 5,9 /2,3 | - | - | - | - | 0,8 /0,1 | - /0,03 | 0,9 /1,2 |