Загрязнение атмосферы. По месту образования. Загрязнение атмосферы от подвижных источников
Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.
Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.
Антропогенные , в основном делят на 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 загрязнения - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
По данным ученых (1990 е.), ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком) 1 .
Наиболее распространенные загрязнители атмосферы поступают в нее в основном в двух видах: либо в виде взвешенных частиц (аэрозолей), либо в виде газов. По массе львиную долю - 80-90 процентов - всех выбросов в атмосферу из-за деятельности человека составляют газообразные выбросы. Существуют 3 основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники.
Рассмотрим основные вредные примеси антропогенного происхождения 2 .
Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.
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. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия 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. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров.
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. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены в Приложении 3.
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнения воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.
Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.
Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ (Приложение 2).
Но, конечно, нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи. Известно, что атмосферный озон образуется в результате сложных фотохимических реакций под воздействием ультрафиолетовых излучений Солнца. Хотя его содержание невелико, его значение для биосферы огромно. Озон, поглощая ультрафиолетовое излучение, предохраняет все живое на земле от гибели. Фреоны же, попадая в атмосферу, под действием солнечного излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон.
Здравствуйте, мои дорогие школьники! Приветствую вас на страницах блога «ШколаЛа».
Сегодня в рубрике «Проекты» важная тема, посвящённая проблеме современности. Загрязнение воздуха – глобальный вопрос, с которым пришлось столкнуться человечеству. Кто виноват в том, что за последние 200 лет уровень концентрации вредных веществ возрос на 30 процентов, а загрязнение окружающей среды привело к нарушению экологии и изменению климата на планете? Можно ли остановить этот процесс и как защитить нашу Землю?
Будем разбираться.
План урока:
Почему и от чего загрязняется атмосфера?
Загрязнение атмосферного воздуха – попадание в него химических, физических и биологических веществ, которые оказывают влияние на качество атмосферы. Это основная причина изменения естественного состояния окружающей среды. Происходит загрязнение воздуха из-за природных процессов, но больше всего в результате деятельности человека. Поэтому источники вредных выбросов делят на:
- естественные, исходящие от самой природы, и
- искусственные, порождаемые человеком.
У природных источников минеральное или растительное происхождение.
Вулканы
При их извержении в воздух выбрасывается огромное количество газов, твёрдых частиц и пепла, водные пары и пыль, которые держатся в атмосферных слоях на протяжении нескольких лет.
Факты. В 1883 году при извержении вулкана Кракатау в воздух поднялась чёрная туча высотой 27 километров, на 80 километров ввысь было выброшено 150 миллиардов пыли и пепла. Газы, песок и пыль развеялись на расстояние в 827000 километров.
Лесные и торфяные пожары
Дым от горения лесов загрязняет атмосферный воздух и распространяется на большие площади. Гарь от торфяников наполняет воздух мелкими взвешенными частицами.
Факты. В 2010 году по причине торфяных пожаров в столице России сложилась чрезвычайная экологическая ситуация. Предельно допустимые нормы загрязняющих веществ были превышены в десятки раз. Жители Москвы из-за смога не могли свободно дышать и пользовались респираторами и противогазами. Многие были вынуждены покинуть город.
Пыльные бури
Они бывают при сильном ветре, который поднимает с земли и переносит на далёкие расстояния обломки горных пород. Смерчи и ураганы засоряют атмосферный воздух тоннами пыли.
Факты. В 1928 году в Украине мощный ветер поднял вверх 15 миллионов тонн чернозёма и перенёс его на высоте 750 метров на запад. Слой земли осел в Прикарпатье, Румынию и Польшуна площади 6 миллионов квадратных километров.
Искусственные загрязнители атмосферного воздуха – наиболее опасные. Они могут быть твёрдые, жидкие и газообразные.
Бытовые отходы
Появляются при сжигании топлива в помещениях, например, при приготовлении пищи, дым от печного отопления, а также то, что осталось от потребления человеком, проще говоря, бытового мусора.
Производственные
Получаются в результате работы промышленности и представляют собой выбросы от технологических процессов. Особо опасными из них являются радиоактивные вещества, источниками которых служат взрывы атомных бомб, работа предприятий, где используются радиоактивные компоненты, атомные станции и реакторы.
Транспортные
Источниками таких загрязнителей являются автомобили, воздушные и морские суда, поезда.
Факты. В 1900 году в мире было всего 11 тысяч автомобилей, в 1950 их стало 48 миллионов, к 1980 годуколичество увеличилось до 330 миллионов, а сегодня их насчитывается порядка 500 миллионов. В отработанных машинами газах содержится примерно 280 вредных для атмосферного воздуха компонентов.
Чем загрязняется воздух?
Учёные выделили основные загрязнители атмосферного воздуха, которые больше всего негативно влияют на здоровье человека.
Оксид углерода
Газ без цвета и запаха, который ещё называется «угарный». Он образуется при неполном сгорании топлива при нехватке кислорода и низкой температуре окружающей среды. При попадании в организм человека он блокирует поступление кислорода в кровь. Это одна из причин частых отравлений человека, приводящая к потере сознания и смерти.
Углекислый газ
Выделяемый нами при дыхании газ не имеет цвета, но у него кисловатый запах. Его избыточное содержание в воздухе, которым мы дышим, приводит к головным болям, депрессии и слабости.
Диоксид серы
Бесцветный газ с резким запахом, получается при горении серосодержащего топлива, например, угля. Долгое воздействие его на человека приводит к потере вкуса, затруднению дыхания, нарушению работы сердца и отёку лёгких.
Оксиды азота
Образуются при горении, например, при работе автомобилей и теплостанций, а также получаются в процессе деятельности предприятий, которые производят азотные удобрения, кислоту и красители. Превышение допустимых норм этого газа может приводить к заболеваниям дыхательных путей и органов зрения.
Озон
Считается наиболее токсичным из всех газообразных загрязнителей. Он образуется от фотохимических процессов и содержится в выбросах промышленности, транспорта и химических растворителях. Длительное воздействие озона на человека приводит к болезням лёгких.
Свинец
Токсичный серебристый металл применяется для производства красок, в типографии и при изготовлении боеприпасов. Основным источником свинца служат выхлопные газы. Накопление свинца в организме приводит к нарушению умственной деятельности, влияет на печень, почки и костную систему.
Факты. Россия занимает прочные позиции среди стран с плохой экологией. Лишь в 15 городах атмосферный воздух соответствует установленным нормам. 125 российских городов фиксируют превышение уровня концентрации вредных веществ в 5-10 раз. Среди самых загрязнённых городов Магнитогорск, Череповец, Челябинск, есть здесь и Москва, и Санкт-Петербург, а вот Норильск стоит в одном ряду с мировыми грязнушками Мехико, Каиром и Лос-Анжелесом. Основной источник загрязнения в России – промышленность.
Как помочь природе?
Деятельность человека приводит к непоправимым последствиям для жизни планеты. Ежегодно в воздух поступаетдо 20 миллиардов тонн углекислого газа. А он относится к парниковым. Повышение количества парниковых газов и аэрозолей разогревает нижний слой атмосферы и влечёт за собой изменение температуры в Мировом океане, нарушает циркуляцию.
Повышение температуры может привести к таянию льдов, что поднимет уровень воды и постепенно покроет небольшие участки суши. Из-за смещения климатических зон возможны наводнения, засухи и пыльные бури. В числе экологических последствий – кислотные дожди, которые получаются из-за выбросов кислотных оксидов.
Факты. Самый чистый воздух сегодня на Синайском полуострове в Египте. В списке благоприятных районов Антарктида, Чилийская Патагония, бразильский город Наталь. А вот в Китае атмосферным воздухом дышать с каждым годом всё труднее. Большие города утопают в смоге. Среди грязных стран Пакистан, Иран, Индия и Катар. Когда-то в Японии было плохо с чистым воздухом, и в 70-х годах там появились кислородные бары, где можно было подышать чистым кислородом. А вот в грязные города Китая возят чистый канадский горный воздух в баллонах по 7,7 литра. Стоит частичка свежести 15 долларов и хватает её на 15 вдохов.
Охрана окружающей среды включает в себя меры по защите природы.
- Использование экологических видов энергии — солнечной, ветровой и геотермальной.
- Озеленение. Все растения активно поглощают углекислый газ, выделяя обратно кислород. Некоторые комнатные цветы, например, герань, фикус и аспарагус являются биологическими фильтрами, поглощая частицы тяжёлых металлов и токсины.
- Регулирование выхлопов. Для этого устанавливают специальное оборудование в механизмы машин и разрабатывают экологически чистое топливо. Кроме того, машиностроение постепенно переходит на электромобили.
- Защитные фильтры. Для очистки выпускаемых в воздух отходов от деятельности промышленности на предприятиях устанавливаются современные очистные системы.
- Юридические документы. Принимаемые международными организациями документы регулируют вредные выбросы в процессе деятельности предприятий. Уплачиваемые организациями деньги идут на мероприятия по преодолению последствий глобального потепления.
Если на природные явления мы можем оказать лишь небольшое влияние, то снизить воздействие человека на загрязнение окружающей среды – наша с вами прямая обязанность. Давайте будем беречь природу и постараемся не допустить того, что вы увидете на видео ниже.
Надеюсь, информация оказалась для вас полезной. А также рекомендую заглянуть еще и , чтобы узнать, когда отмечается Всемирный день охраны окружающей среды.
На этом с вами прощаюсь. До новых встреч на интересных проектах.
Евгения Климкович.
ПЛАН:
1. ВСТУПЛЕНИЕ
2. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
2.1
2.2 Аэрозольное загрязнение
2.3 Фотохимический туман (смог)
2.4 Контроль за выбросами загрязнений
в атмосферу (ПДК)
3. ЗАГРЯЗНЕИЕ АТМОСФЕРЫ ОТ ПОДВИЖНЫХ
ИСТОЧНИКОВ
3.1 Автотранспорт
3.2 Самолеты
3.3 Шумы
4. ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ
НА ЧЕЛОВЕКА, РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР
4.1 Оксид углерода
4.2 Диоксид серы и серный ангидрид
4.3 Оксиды азота и некоторые другие вещества
4.4 Влияние радиоактивных веществ на расти-
тельный и животный мир
1. ВСТУПЛЕНИЕ
На всех стадияхсвоего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию.При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
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 11/5 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.
2. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕИЕ АТМОСФЕРЫ
2.1. Основные загрязняющие вещества
Свой контрольную я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
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; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздухоксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% 0ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
3а) Оксид углерода. 0. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. 0Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
3б) Сернистый ангидрид. . 0Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.
3в) 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. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн серного ангидрида.
3г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
3д) Окислы азота. .Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.
3е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
3ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т. 0передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. 0сернистого газа и 14,5 кг. 0пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
2.2. 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. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11-5 1мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11 куб.км. 0 пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД
11. Сжигание каменного угля 93,60
12. Выплавка чугуна 20,21
13. Выплавка меди (без очистки) 6,23
Атмосфера, как экологический компонент, — это слой воздуха в подпочве и над её поверхностью, в пределах которого наблюдается взаимное влияние всех экологических компонентов (включая сам воздух). Поэтому загрязнение воздуха отражается на изменении состава и свойств компонентов природы и здоровье человека.
Загрязнители поступают в атмосферу от естественных и антропогенных источников.
К числу веществ, выделяемых естественными источниками, относятся: пыль растительного, вулканического и космического происхождения; пыль, возникающая при эрозии почвы; частицы морской соли; туман; продукты сгорания при лесных и степных пожарах; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения и др. Эти загрязнения создают естественный фон.
По мере роста промышленного производства антропогенное загрязнение атмосферы Земли увеличивается.
В настоящее время в промышленно развитых странах ежегодно в атмосферу выбрасываются свыше 2,25 кг/чел, различных загрязнителей, в том числе — 1,5 кг/чел, газообразных и 0,75 кг/чел, твердых веществ.
Особо опасны выбросы электростанций, потребляющих уголь, — они составляют 133 млн кг в год оксидов серы, 21 млн кг оксидов азота, 5 млн кг твердых частиц, которые и являются, в основном, причиной кислотных дождей..
Распределение доли вредных выбросов между отраслями промышленности в отдельных странах различно (табл. 2.1.).
Таблица 2.1Содержание выбросов (в %) различных отраслей промышленности в развитых странах (по данным 1991 г.)
Особенно высок уровень загрязнения воздуха в городах, например, в 1996 году от стационарных источников в атмосферу г. Москвы поступили 171,1 тыс. т вредных веществ, а в Московской области — 204,4 тыс. т.
Динамика изменения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Москвы представлена на рис. 2.1.
Четка видна тенденция к увеличению общего количества веществ-загрязнителей. Основным источником загрязнения воздуха (рис. 2.2.) стал автомобильный транспорт — на его долю приходятся до 83% выбросов вредных веществ в загрязненный воздух города. Особую опасность автомобильные выхлопы представляют для памятников архитектуры, расположенных вдоль крупных магистралей.
Рис. 2.1 (слева). Динамика изменения выбросов загрязняющих веществ в атмосферу г. Москвы
Рис. 2.2 (справа). Основные источники загрязнения городского воздуха
Сравнение концентраций некоторых газообразных загрязнителей для сельской местности и городов России, представленное в табл. 2.2, показывает, что в городах возникла критическая ситуация по этому показателю качества воздуха.
Таблица 2.2Концентрации некоторых газообразных загрязнителей для сельской местности и городов России
| Токсичные примеси в воздухе | Источники эмиссии | Концентрации (мг/ м 3) | |
| в городах | в сельских районах | ||
| Оксид углерода, СО | Пожары, автомобильные выхлопы | 5,0 | 0,1 |
| Диоксид серы, SO 2 | Сжигание угля, очистка нефти, производство H 2 SO 4 | 0,2 | 0,002 |
| Оксид азота, NO | В двигателях, в силовых установках, горение | 0,2 | 0,002 |
| Диоксид азота, NO 2 | Горение, окисление, в силовых установках | 0,1 | 0,001 |
| Озон | Атмосферные, фотохимические реакции | 0,3 | 0,01 |
| Метан | Природный газ, процессы гниения | 3,0 | 1,4 |
| Этилен | Автомобильные выхлопы | 0,05 | 0,001 |
| Ацетилен | -"- | 0,07 | 0,001 |
| ПАН | Атмосферное окисление альдегидов | 0,03 | 0,001 |
| Альдегиды, С 3 —С 8 | Автомобильные выхлопы | 0,02 | 0,001 |
| Сумма углеводородов (кроме СН 4) | -"- | 2,0 | 0,005 |
| Аммиак | Гниение | 0,01 | 0,01 |
| Сероводород | -"- | 0,004 | 0,002 |
| Формальдегид | Неполное сгорание | 0,05 | 0,001 |
Приведенные цифры говорят о том, что экосистемы крупного города уже не могут выполнять функцию его обеспечения чистым воздухом.
Случаи превышения максимальных концентраций до 10 ПДК зарегистрированы в 70 городах России.
Прогрессирует загрязнение атмосферы и насыщение биосферы тяжелыми металлами. Подсчитано, что за всю историю человеческого общества выплавлены около 20 млрд т железа. Количество железа в составе сооружений, машин, оборудования и т.д. сейчас исчисляется, приблизительно, в 6 млрд т. Следовательно, примерно 14 млрд т рассеяны в окружающей среде за счет коррозии и др. процессов. Другие металлы рассеиваются еще значительнее. Например, рассеивание ртути и свинца составляет 80—90% от их годового производства. При сжигании угля в окружающую среду вместе с золой и отходящими газами выбрасываются некоторых важные в хозяйственном аспекте элементы. Например, поступает больше, чем добывается из недр: магния — в 1,5 раза, молибдена — в 3 раза, мышьяка — в 7, урана, титана — в 10, алюминия, йода, кобальта — в 15, ртути — в 50, лития, ванадия, стронция, бериллия, циркония — в сотни раз, галлия, германия — в тысячи раз, натрия — в десятки тысяч раз.
Особую опасность в городах стали представлять «вторичные» загрязнители. Для атмосферной фотохимии характерно образование нежелательных соединений, служащих основой фотохимического смога. Основные продукты этих фотохимических реакций — альдегиды, кетоны, ароматические углеводороды, угарный газ — СО, кислотные оксиды СО 2 , SO 2 , NO 2 , органические нитраты и оксиданты — озон, диоксид азота, соединения типа пероксиацетилнитратов и др. Известно, что пероксиацетилнитрат (ПАН) сильно раздражает слизистую оболочку глаз, отрицательно действует на ассимиляционный аппарат растений. Облучение олефинов и ароматических соединений приводит к образованию значительного количества аэрозолей. Перечисленные кислотные оксиды окисляются и, реагируя с водой, образуют кислоты. Реально ощутимой проблема кислотных дождей стала не только в промышленных городах, но и повсеместно на урбанизированных территориях городов.
Ежегодно с осадками выпадают миллионы тонн кислот и других загрязнителей, что опасно в плане глобального изменения химии природной среды. Выбросы диоксида серы (SO 2) с отходящими газами промышленности наносят также большой экономический ущерб, так как теряется такое ценное вещество как сера. Мировые разведанные запасы этого сырья близки к истощению. В то же время количество техногенной серы, поступающей в атмосферу, в 2000 году составило, по различным данным, от 275 до 400 млн т.
Глобальные экологические проблемыГлобальная экологическая проблема №1: Загрязнение атмосферы
Ежедневно среднестатистический человек вдыхает порядка 20 000 литров воздуха, содержащего, помимо жизненно важного кислорода, целый перечень вредных взвешенных частиц и газов. Загрязнители атмосферы условно делятся на 2 типа: естественные и антропогенные.
Последствия разрушения озонового слоя
В результате разрушения озонового слоя ультрафиолетовое излучение беспрепятственно проходит через атмосферу и достигает поверхности земли. Воздействие прямых УФ-лучей пагубно сказывается на здоровье людей, ослабляя иммунную систему и вызывая такие заболевания как рак кожи и катаракта.
Пути решения проблемы разрушения озонового слоя
Осознание опасности приводит к тому, что международной общественностью предпринимаются все новые и новые шаги в защиту озонового слоя .
1) Создание различных организаций по охране озонового слоя (ЮНЕП, КОСПАР, МАГА)
2) Проведение конференций.
а) Венская конференция (сентябрь 1987г.). На ней был обсужден и подписан Монреальский протокол:
– необходимость постоянного контроля за изготовлением, продажей, и применением наиболее опасных для озона веществ (фреоны, бромсодержащие соединения и др.)
– использование хлорфторуглеводородов по сравнению с уровнем 1986 г. должно быть уменьшено на 20% к 1993 г. и в два раза к 1998г.
б) В начале 1990г. ученые пришли к выводу, что ограничения Монреальского протокола недостаточны и были внесены предложения о полном прекращении производства и выбросов в атмосферу уже в 1991–1992гг. тех фреонов, которые ограничиваются Монреальским протоколом.
Мировая экологическая проблема №3: Глобальное потепление
Подобно стеклянным стенам парника, углекислый газ, метан, окись азота и водяной пар позволяют солнцу нагревать нашу планету и одновременно препятствуют выходу в космос отражающегося от поверхности земли инфракрасного излучения. Все эти газы ответственны за поддержание температуры, приемлемой для жизни на земле. Однако повышение концентрации углекислого газа, метана, оксида азота и водяного пара в атмосфере – это очередная мировая экологическая проблема, именуемая глобальным потеплением (или парниковым эффектом).
Причины глобального потепления
Последствия парникового эффекта
Если температура в течение XXI века увеличится ещё на 1 C – 3,5 C, как прогнозируют учёные, последствия будут весьма печальными:
поднимется уровень мирового океана (вследствие таяния полярных льдов), возрастёт количество засух и усилится процесс опустынивания земель,
исчезнут многие виды растений и животных, приспособленные к существованию в узком диапазоне температур и влажности,
участятся ураганы.
повышение цен на ископаемые виды топлива,
замена ископаемого топлива экологически чистым (солнечная энергия, энергия ветра и морских течений),
развитие энергосберегающих и безотходных технологий,
налогообложение выбросов в окружающую среду ,
минимизация потерь метана во время его добычи, транспортировки по трубопроводам, распределения в городах и сёлах и применения на станциях теплоснабжения и электростанциях,
внедрение технологий поглощения и связывания углекислого газа,
посадка деревьев,
уменьшение размеров семей,
экологическое просвещение,
применение фитомелиорации в сельском хозяйстве.
Глобальная экологическая проблема №4: Кислотные дожди
Кислотные дожди, содержащие продукты сжигания топлива, также представляют опасность для окружающей среды, здоровья человека и даже для целостности памятников архитектуры.
Последствия кислотных дождей
Содержащиеся в загрязнённых осадках и тумане растворы серной и азотной кислот, соединения алюминия и кобальта загрязняют почву и водоёмы, пагубно воздействуют на растительность, вызывая суховершинность лиственных деревьев и угнетая хвойные. Из-за кислотных дождей падает урожайность сельскохозяйственных культур, люди пьют обогащённую токсичными металлами (ртутью, кадмием, свинцом) воду, мраморные памятники архитектуры превращаются в гипс и размываются.
Решение экологической проблемы
Во имя спасения природы и архитектуры от кислотных дождей, необходимо минимизировать выбросы окислов серы и азота в атмосферу .
Глобальная экологическая проблема №5: Загрязнение почвы
Испокон веков земельные ресурсы считались одним из наиболее важных видов материальных ценностей. Тем не менее в настоящее время на почвенный покров приходится значительная нагрузка.
Основные причины
Загрязнение и истощение почвы в настоящее время представляет собой особый вид деградации земельного ресурса. При этом выделяют две основные причины подобных негативных изменений. Первая - естественная. Состав и структура почвы может меняться в результате глобальных природных явлений. В качестве второго фактора, в результате которого происходит загрязнение и истощение почвы, можно назвать антропогенное воздействие. В настоящее время именно оно наносит наибольший ущерб.
Негативное антропогенное воздействие зачастую возникает в результате сельскохозяйственных мероприятий, работы крупных промышленных объектов, строительства зданий и сооружений, транспортного сообщения, а также бытовых нужд и потребностей человечества. Среди последствий воздействия на земельные ресурсы антропогенного фактора можно назвать следующие: эрозия, подкисление, разрушение структуры и изменение состава, деградация минеральной основы, переувлажнение или, наоборот, иссушение, дегумификация и так далее.
Загрязнение и истощение почвы: пути решения проблемы
Конечно же, первоначально необходимо, чтобы каждый человек понимал меру своей ответственности за благоприятную экологическую обстановку на планете. Помимо этого, следует даже на законодательном уровне установить ограничения на ведение хозяйственной деятельности. Примером подобных мероприятий можно считать увеличение зеленых насаждений, а также установление контроля и систематических проверок рационального использования земель.
Глобальная экологическая проблема №6: Загрязнение воды
Загрязнение мирового океана, подземных и поверхностных вод суши – глобальная экологическая проблема, ответственность за которую целиком и полностью лежит на человеке.
Причины экологической проблемы
Главными загрязнителями гидросферы на сегодняшний день являются нефть и нефтепродукты. В воды мирового океана эти вещества проникают в результате крушения танкеров и регулярных сбросов сточных вод промышленными предприятиями.
Помимо антропогенных нефтепродуктов, индустриальные и бытовые объекты загрязняют гидросферу тяжёлыми металлами и сложными органическими соединениями. Лидерами по отравлению вод мирового океана минеральными веществами и биогенными элементами признаются сельское хозяйство и пищевая промышленность.
Не обходит стороной гидросферу и такая глобальная экологическая проблема как радиоактивное загрязнение. Предпосылкой её формирования послужило захоронение в водах мирового океана радиоактивных отходов. Многие державы, обладающие развитой атомной промышленностью и атомным флотом, с 49 по 70-й годы XX века целенаправленно складировали в моря и океаны вредные радиоактивные вещества. В местах захоронения радиоактивных контейнеров нередко и сегодня зашкаливает уровень цезия. Но «подводные полигоны» не единственный радиоактивный источник загрязнения гидросферы. Воды морей и океанов обогащаются радиацией и в результате подводных и надводных ядерных взрывов.
Пути решения
Рациональное использование водных ресурсов в настоящее время представляет собой крайне насущную проблему. Это прежде всего охрана водных пространств от загрязнения, а так как промышленные стоки занимают первое место по объёму и ущербу, который они наносят, то именно в первую очередь необходимо решать проблему сброса их в реки. В частности, следует ограничить сбросов в водоёмы, а также усовершенствование технологий производства, очистки и утилизации. Также важным аспектом является взимание платы за сброс сточных вод и загрязняющих веществ и перечисление взимаемых средств на разработку новых безотходных технологий и сооружений по очистке. Необходимо снижать размер платы за загрязнения окружающей среды предприятиям с минимальными выбросами и сбросами, что в дальнейшем будет служить приоритетом для поддержания минимума сброса или его уменьшения.
Заключение
Загрязнение окружающей среды, истощение природных ресурсов и нарушения экологических связей в экосистемах стали глобальными проблемами. И если человечество будет продолжать идти по нынешнему пути развития, то его гибель как считают ведущие экологи мира, через два-три поколения неизбежна.
Глобальные проблемы - вызов человеческому разуму. Уйти от них невозможно. Их можно только преодолеть. Причем преодолеть усилиями каждого человека и каждой страны в жестком сотрудничестве ради великой цели сохранения возможности жить на Земле.
