Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы

СОДЕРЖАНИЕ:

Введение 2

Загрязнение атмосферы 2

Источники загрязнения атмосферы 3

Химическое загрязнение атмосферы 6

Аэрозольное загрязнение атмосферы 8

Фотохимический туман 10

Озоновый слой Земли 10

Загрязнение атмосферы выбросами транспорта 13

Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта 15

Средства защиты атмосферы 17

Способы очистки газовых выбросов в атмосферу 18

Охрана атмосферного воздуха 19

Заключение 20

Список использованной литературы 22

Введение

Стремительный рост численности человечества и его научно-технической

вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Если в недавнем прошлом

вся человеческая деятельность проявлялась отрицательно лишь на

ограниченных, хоть и многочисленных территориях, а сила воздействия была

несравненно меньше мощного круговорота веществ в природе, то теперь

масштабы естественных и антропогенных процессов стали сопоставимыми, а

соотношение между ними продолжает изменяться с ускорением в сторону

возрастания мощности антропогенного влияния на биосферу.

Опасность непредсказуемых изменений в стабильном состоянии биосферы, к

которому исторически приспособлены природные сообщества и виды, включая

самого человека, столь велика при сохранении привычных способов

хозяйствования, что перед нынешними поколениями людей, населяющими Землю,

возникла задача экстренного усовершенствования всех сторон своей жизни в

соответствии с необходимостью сохранения сложившегося круговорота веществ и

энергии в биосфере. Кроме того, повсеместное загрязнение окружающей нас

среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального

существования организма людей, представляет серьезную опасность для нашего

здоровья и благополучия будущих поколений.

Загрязнение атмосферы

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной

средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя

атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и

находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом,

однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы –

самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую

цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и

играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего

агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и

литосферы.

В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения

биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых

организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах

около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.

Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и

биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую

среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана

атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной

проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых

странах.

Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи,

расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные

заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список

которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и

их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных

исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между

здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная

положительная связь.

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу – атмосферные

осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные

и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и

вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния

атмосферы.

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный

покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих

кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов

фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая

чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха

выявлена давно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному

уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные

осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания

горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического

разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные

линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время

реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В

рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных

осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США начали

финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные

дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки

соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди

оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются

результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные агенты

– разбавленные серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях

окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.

Источники загрязнения атмосферы

К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов,

пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы

морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического

происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве

фонового, который мало изменяется со временем.

Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы –

вулканическая и флюидная активность Земли Крупные извержения вулканов

приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем

свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение

вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в

высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов,

которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью

воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару.

Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных

вулканических извержений достигает нескольких лет.

Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной

деятельностью человека. К ним следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд.

т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 – 1960 гг.)

содержание СО2 увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%). За последние три

десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к

2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.

2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых

углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные

дожди.

3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и

газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к

повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

4. Производственная деятельность.

5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и

загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при

сжигании мусора).

6. Выбросы предприятиями различных газов.

7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется

самый массовый загрязнитель – монооксид углерода.

8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств,

сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.

9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

10. Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из

помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые

источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м3. В

больших количествах озон является высокотоксичным газом.

При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение

приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах,

промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных

средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на

угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад

автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-

50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются

катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в

атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие

расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в

потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно

токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать

эпидемии среди населения и животных.

В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч

загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося

роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые

химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными

антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных

оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические,

хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и

микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне

России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Твердые

взвешенные частицы представлены главным образом сажей, кальцитом, кварцем,

гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, реже сульфатами, хлоридами. В

снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы,

сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и металлы в

самородном виде.

В Западной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическим

элементам, соединениям и их группам. В группу органических веществ входят

акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, а

неорганических – тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы

(угарный газ, сероводород, оксиды азота и серы, радон, озон), асбест.

Преимущественно токсическое действие оказывают свинец, кадмий. Интенсивный

неприятный запах имеют сероуглерод, сероводород, стирол, тетрахлорэтан,

толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется на большие

расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха входят в международный

реестр потенциально токсичных химических веществ.

Основные загрязнители воздуха жилых помещений – пыль и табачный дым,

угарный и углекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы,

инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли лекарств,

микробы и бактерии. Японские исследователи показали, что бронхиальная астма

может быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних клещей.

Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность,

обусловленная как быстрым перемещением воздушных масс в латеральном и

вертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием

протекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается

сейчас как огромный «химический котел», который находится под воздействием

многочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и

аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной

способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных

пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на

поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм

человека через органы дыхания.

Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах

приземной атмосферы Европейской России свинца и олова; хрома, кобальта и

никеля; стронция, фосфора, скандия, редких земель и кальция; бериллия,

олова, ниобия, вольфрама и молибдена; лития, бериллия и галлия; бария,

цинка, марганца и меди. Высокие концентрации в снеговой пыли тяжелых

металлов обусловлены как присутствием их минеральных фаз, образовавшихся

при сжигании угля, мазута и других видов топлива, так и сорбцией сажей,

глинистыми частицами газообразных соединений типа галогенидов олова.

Время «жизни» газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в очень широком

диапазоне (от 1 – 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в основном от их

химической устойчивости размера (для аэрозолей) и присутствия реакционно-

способных компонентов (озон, пероксид водорода и др.).

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень

сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным

образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических

веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во

многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме

токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и

другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к

аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Недостатки нормативного

подхода – ненадежность принятых значений ПДК и других показателей из-за

слабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствие

учета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состояния

приземного слоя атмосферы во времени и пространстве. Стационарных постов

наблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяют адекватно

оценить его состояние в крупных промышленно – урбанизированных центрах. В

качестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можно

использовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очагов

радиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучалась

хвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в

воздухе. Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смогов

в городах.

Наиболее чутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферы

является снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества за

сравнительно длительный период времени и позволяющий установить

местоположение источников пылегазовыбросов по комплексу показателей. В

снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаются

прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.

К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы

крупных промышленно – урбанизированных территорий относится многоканальное

дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в

способности быстро, неоднократно и в «одном ключе» охарактеризовать большие

площади. К настоящему времени разработаны способы оценки содержания в

атмосфере аэрозолей. Развитие научно-технического прогресса позволяет

надеяться на выработку таких способов и в отношении других загрязняющих

веществ.

Прогноз состояния приземной атмосферы осуществляется по комплексным

данным. К ним прежде всего относятся результаты мониторинговых наблюдений,

закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере,

особенности антропогенных и природных процессов загрязнения воздушного

бассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа и других

факторов на распределение загрязнителей в окружающей среде. Для этого в

отношении конкретного региона разрабатываются эвристичные модели изменения

приземной атмосферы во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решении

этой сложной проблемы достигнуты для районов расположения АЭС. Конечный

результат применения таких моделей – количественная оценка риска

загрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально-экономической

точки зрения.

Химическое загрязнение атмосферы

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при

поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения.

Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последним

относятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу и

находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.

К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид

углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие,

способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид

азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферный озон.

Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия

черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии,

энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и

котельные.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом

выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические

предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух

окислы 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% 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. Ежегодно этого газа

поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является

соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и

способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового

эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серо-содержащего

топлива или переработки сернистых руд (до 70 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 85 процентов от общемирового выброса.

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. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов

химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой

влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной

металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов

тонн серного ан гидрида.

г) 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.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия,

производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые

красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов

азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) 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.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,

производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические

Страницы: 1, 2, 3