Проблемы при беременности 

Охрана атмосферы от загрязнения. Как защитить воздух от загрязнения

Защита от загрязнения воздушной среды

Источники загрязнения многочисленны и разнообразны и по своей природе. Различают естественное и антропогенное загрязнение воздушной среды. Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека, а антропогенное - в результате деятельности людей.

Естественное загрязнение воздушной среды 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.

Cуществуют три основных антропогенных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.

В последнее десятилетие поступление загрязняющих веществ от отдельных отраслей производства и транспорта распределилось в порядке, приведенном в таблице :

Основные загрязняющие вещества

Загрязнение воздуха - результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе земной атмосферы. Так, загрязнения переносятся по воздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; в атмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращения одних загрязнений в другие, еще более опасные вещества.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. 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 1250 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 серосодержащего 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. 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.

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.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители.

е) Соединения фтора. 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.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

Последствия загрязнения

а) Парниковый эффект.

Климат Земли, который зависит главным образом от состояния ее атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи значительного похолодания, когда большие территории покрывались ледниками, и эпохи потепления. Но в последнее время ученые метеорологи бьют тревогу: похоже на то, что атмосфера Земли разогревается значительно быстрее, чем когда-нибудь в прошлом. Это обусловлено деятельностью человека, которая, во-первых, разогревает атмосферу путем сжигания большого количества угля, нефти, газа, а также работы атомных электростанций. Во-вторых, и это главное, сжигание органического топлива, а также уничтожение лесов приводит к накоплению в атмосфере большого количества углекислого газа. За последние 120 лет содержание этого газа в воздухе увеличилось на 17%. В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает к поверхности Земли солнечные лучи, но удерживает тепло нагретой Солнцем поверхности Земли. Это вызывает разогревание атмосферы, известное как парниковый эффект. По подсчетам ученых, в ближайшие десятилетия среднегодовая температура на Земле за счет парникового эффекта может увеличиться на 1,5-2 С.

Проблема изменения климата в результате эмиссии парниковых газов должна рассматриваться как одна из самых важных современных проблем, связанных с долгосрочными воздействиями на окружающую среду, и рассматривать её нужно в совокупности с другими проблемами, вызванными антропогенными воздействиями на природу .

б) Кислотные дожди.

Окиси серы и азота, которые выбрасываются в атмосферу вследствие работы тепловых электростанций и автомобильных двигателей, соединяются с атмосферной влагой и образуют мелкие капельки серной и азотной кислот, которые переносятся ветрами в виде кислотного тумана и выпадают на землю кислотными дождями. Эти дожди крайне вредно действуют на окружающую среду:

снижается урожайность большинства сельскохозяйственных культур вследствие повреждения листвы кислотами;

вымывается из грунта кальций, калий, магний, который вызывает деградацию фауны и флоры;

гибнут леса;

отравляется вода озер и прудов, где гибнет рыба, исчезают насекомые;

исчезают водоплавающие птицы и животные, которые питаются насекомыми;

гибнут леса в горных районах, что вызывает селевые потоки;

ускоряется разрушение памятников архитектуры и жилищных зданий;

увеличивается количество заболеваний людей.

Фотохимический туман (смог) представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения.

Исследования ученых показывают, что смог возникает в результате сложных фотохимических реакций в воздухе, загрязненном углеводородами, пылью, сажей и окисями азота под влиянием солнечного света, повышенной температуры нижних слоев воздуха и большого количества озона. В сухом, загазованном и теплом воздухе возникает прозрачный синеватый туман, который неприятно пахнет, раздражает глаза, горло, вызывает удушье, бронхиальную астму, эмфизему легких. Листва на деревьях вянет, покрывается пятнами, желтеет.

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.

г) Озоновая дыра в атмосфере.

На высоте 20-50 км воздух одержит повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет молекул обычного, двухатомного кислорода О2, который поглощает жесткое УФ излучение. В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра» в этом слое, где содержание его меньше обычного Озоновая дыра обусловила усиление УФ-фона в странах, размещенных в Южном полушарии, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны бьют тревогу, констатируя значительное повышение количества заболеваний, обусловленных увеличенным Уф-фоном, таких, как рак кожи и катаракта глаз.

Защита воздушной среды

Защита воздушной среды включает комплекс технических и административных мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или по крайней мере уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы, являющегося следствием промышленного развития.

Территориально-технологические проблемы включают как вопросы местоположения источников загрязнения атмосферы, так и ограничения или устранения ряда отрицательных эффектов. Поиск оптимальных решений по ограничению загрязнения атмосферы данным источником интенсифицировался параллельно с ростом уровня технических знаний и промышленным развитием, - разработан ряд специальных мер по защите воздушной среды.

Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению реальных возможностей ограничения этих выбросов.

Многие современные техногенные вещества при попадании в атмосферу представляют собой немалую угрозу для жизни человека. Они наносят большой ущерб здоровью людей и живой природе. Некоторые из этих веществ могут переноситься ветрами на большие расстояния. Для них не существует границ государств, вследствие чего данная проблема является международной.

В городских и промышленных конгломератах, где имеются значительные концентрации малых и больших источников загрязняющих веществ, лишь комплексный подход, базирующийся на конкретных ограничениях для конкретных источников или их групп, может привести к установлению приемлемого уровня загрязнения атмосферы при сочетании оптимальных экономических и технологических условий. Исходя из этих положений необходим независимый источник информации, который располагал бы сведениями не только о степени загрязнения атмосферы, но и видах технологических и административных мер. Объективная оценка состояния атмосферы совместно со сведениями обо всех возможностях уменьшения выбросов позволяет создать реальные планы и долговременные прогнозы загрязнения атмосферы применительно к наихудшим и наиболее благоприятным обстоятельствам и формирует твердую основу для выработки и укрепления программы защиты атмосферы.

По продолжительности программы защиты атмосферы подразделяются на долговременные, средней продолжительности и кратковременные; методы подготовки планов по защите воздушной среды базируются на обычных методах планирования и координируются так, чтобы удовлетворять долговременные требования в этой области.

Важнейший фактор в формировании прогнозов по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах, особенно в результате процессов сгорания, заведена общенациональная оценка основных источников твердых и газообразных выбросов за последние 10-14 лет. Затем сделан прогноз о возможном уровне выбросов на предстоящие 10-15 лет. При этом были учтены два направления развития национальной экономики: 1) пессимистическая оценка - допущение о сохранении существующего уровня технологии и ограничений по выбросам, а также о сохранении существующих методов контроля загрязнений на действующих источниках. 2) оптимистическая оценка - допущение о максимальном развитии и использовании новой технологии с ограниченным количеством отходов и применении методов, снижающих твердые и газообразные выбросы как от существующих, так и от новых источников. Таким образом, оптимистическая оценка становится целью при уменьшении выбросов.

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.

Отдельные области исследований по защите атмосферы часто группируются в список в соответствии с рангом процессов, приводящие к ее загрязнению.

1. Источники выбросов (местоположение источников, применяемое сырье и методы его переработки, а также технологические процессы).

2. Сбор и накопление загрязняющих веществ (твердых, жидких и газообразных).

3. Определение и контроль за выбросами (методы, приборы, технологии).

4. Атмосферные процессы (расстояние от дымовых труб, перенос на дальние расстояния, химические превращения загрязняющих веществ в атмосфере, расчет ожидаемого загрязнения и составление прогнозов, оптимизация высоты дымовых труб).

5. Фиксация выбросов (методы, приборы, стационарные и мобильные замеры, точки замеров, сетки замеров).

6. Воздействие загрязненной атмосферы на людей, животных, растения, строения, материалы и т. д.

7. Комплексная защита воздушной среды в сочетании с защитой окружающей среды.

Методы охраны атмосферы

1. Законодательные. Наиболее важным в обеспечении нормального процесса по охране атмосферного воздуха является принятие соответствующей законодательной базы, которая бы стимулировала и помогала в этом трудном процессе. Однако в России, как ни прискорбно это звучит, в последние годы не наблюдается существенного прогресса в этой области. Те последние загрязнения, с которыми мы сейчас столкнулись, мир уже пережил 30-40 лет назад и принял защитные меры, так что нам не нужно изобретать велосипед. Следует использовать опыт развитых стран и принять законы, ограничивающие загрязнение, дающие государственные дотации производителям экологически более чистых машин и льготы владельцам таких машин.

В США в 1998 году вступил в силу закон по предупреждению дальнейшего загрязнения воздуха.

В целом в России практически отсутствует нормальная законодательная база, которая регулировала бы экологические отношения и стимулировала природоохранные мероприятия.

2. Архитектурно планировочные. Данные меры направлены на регламентацию строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических соображений, озеленение городов и др. При строительстве предприятий необходимо придерживаться правил установленных законом и не допускать строительство вредных производств в городской черте. Необходимо осуществлять массовое озеленение городов, т. к. Зеленые насаждения впитывают из воздуха многие вредные вещества и способствуют очищению атмосферы. К сожалению, в современный период в России зеленые насаждения не столько увеличиваются, сколько сокращаются. Не говоря уже о том, что построенные в свое время «спальные районы» не выдерживают никакой критики. Так как в этих районах однотипные дома расположены слишком густо (ради экономии площади) и воздух, находящийся между ними подвержен застойным явлениям.

Чрезвычайно остра также проблема рационального расположения дорожной сети в городах, а также качество самих дорог. Не секрет, что бездумно построенные в свое время дороги совершенно не рассчитаны на современное количество машин. Нельзя также допускать процессов горения на различных свалках, т. к. в этом случае с дымом выделяется большое количество вредных веществ.

3. Технологические и санитарно-технические. Можно выделить следующие мероприятия: рационализация процессов сжигания топлива; улучшение герметизации заводской аппаратуры; установка высоких труб; массовое использование очистных устройств и др. Следует отметить, что уровень очистных сооружений в России находится на примитивном уровне, на многих предприятиях они отсутствуют вовсе и это несмотря на вредность выбросов этих предприятий.

Многие производства требуют немедленной реконструкции и переоборудования. Важная задача состоит также в переводе различных котельных и тепловых электростанций на газовое топливо. При таком переходе многократно уменьшаются выбросы в атмосферу сажи и углеводородов, не говоря уже об экономической выгоде.

Не менее важной задачей является воспитание у Россиян экологического сознания. Отсутствие очистных сооружение конечно можно объяснять нехваткой денег (и в этом есть большая доля правды), но даже если деньги и есть, их предпочитают потратить на что угодно, только не на экологию. Отсутствие элементарного экологического мышления особенно ощутимо сказывается в настоящее время. Если на западе существуют программы, через реализацию которых в детях с детства закладываются основы экологического мышления, то в России пока не наблюдается существенного прогресса в этой области.

Главным загрязнителем атмосферного воздуха является транспорт, работающий на основе тепловых двигателей. Выхлопные газы автомашин дают основную массу свинца, оксид азота, оксид углерода и др.; износ шин - цинк; дизельные моторы - кадмий. Тяжелые металлы относятся к сильным токсикантам. Каждый автомобиль выбрасывает более 3 кг вредных веществ ежедневно. Бензин, получаемый из некоторых видов нефти и нефтепродуктов, при сгорании выделяет в атмосферу диоксид серы. Попадая в воздух, он соединяется с водой и образует серную кислоту. Диоксид серы наиболее токсичен, он поражает легкие человека. Оксид углерода или угарный газ, попадая в легкие, соединяется с гемоглобином крови и вызывает отравление организма. В небольших дозах, воздействуя систематически, угарный газ способствует отложению липидов на стенках кровеносных сосудов. Если это сосуды сердца, то человек заболевает гипертонией и может получить инфаркт, а если сосуды мозга, то человек имеет потенциальную возможность получить инсульт. Оксиды азота вызывают отеки органов дыхания. Соединения цинка не только поражают нервную систему, но и, накапливаясь в организме, вызывают мутации.

Основными направлениями работ в области защиты атмосферы от загрязнения выбросами автотранспорта являются: а) создание и расширение производства автомобилей с высокоэкономичным и малотоксичным двигателями, в том числе дальнейшая дизелизация автомобилей; б) развитие работ по созданию и внедрению эффективных систем нейтрализации отработанных газов; в) снижение токсичности моторных топлив; г) развитие работ по рациональной организации движения автотранспорта в городах, совершенствованию дорожного строительства с целью обеспечения безостановочного движения на автомагистралях.

В настоящее время автомобильный парк планеты составляет более 900 млн. автомобилей. Поэтому даже незначительное уменьшение вредных выбросов в автомобилях окажет значительную помощь природе. Это направление включает следующие мероприятия.

Регулировка топливной и тормозной системы автомобиля. Сгорание топлива должно быть полным. Этому способствует фильтрование, позволяющее очистить бензин от засорения. А магнитное кольцо на бензобаке поможет уловить металлические загрязнения в топливе. Все это дает снижение токсичности выбросов в 3-5 раз.

Загрязнение воздуха можно существенно снизить, если придерживаться оптимального режима движения. Наиболее экологически «чистым» режимом работы является движение с постоянной скоростью.

Большую опасность для здоровья представляет пыль промышленных предприятий, содержащая главным образом металлические частицы. Так, в пыли медеплавильных заводов содержится окись железа, сера, кварц, мышьяк, сурьма, висмут, свинец или их соединения.

В последние годы стали появляться фотохимические туманы, возникающие из-за воздействия интенсивной ультрафиолетовой радиации на выхлопные газы машин. Исследование атмосферы позволило установить, что воздух и на высоте 11 км загрязнен выбросами промышленных предприятий.

К трудностям очистки газов от загрязнителей относится в первую очередь то, что объемы промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу, огромны. Например, крупная теплоэлектроцентраль способна в один час выбросить в атмосферу до 1 млрд. куб. метров газов. Поэтому даже при весьма высокой степени очистки отходящих газов количество загрязняющего вещества, поступающего в воздушный бассейн, будет оцениваться значительной величиной.

Кроме того, нет единого универсального метода очистки для всех загрязнителей. Эффективный метод очистки отходящих газов от одного загрязняющего вещества может оказаться бесполезным по отношению к другим загрязнителям. Или метод, хорошо оправдавший себя в конкретных условиях (например, в строго ограниченных пределах изменения концентрации или температуры), в других условиях оказывается малоэффективным. По этой причине приходится использовать комбинированные методы, сочетать несколько способов одновременно. Все это определяет высокую стоимость очистных сооружений, снижает их надежность при эксплуатации.

Всемирная организация здравоохранения в зависимости от наблюдаемых эффектов определила четыре уровня концентрации загрязняющих веществ по показателям здоровья:

Уровень 1 - не обнаруживается прямой или косвенный эффект на живой организм;

Уровень 2 - наблюдается раздражение органов чувств, вредное воздействие на растительность, уменьшение видимости атмосферы или другие неблагоприятные воздействия на окружающую среду;

Уровень 3 - возможны либо расстройство жизненно важных физиологических функций, либо изменения, которые влекут за собой хронические заболевания или преждевременную смерть;

Уровень 4 - возможны острые заболевания или преждевременная смерть в самых уязвимых группах населения.

Вредные примеси в отходящих газах могут быть представлены либо в виде аэрозолей, либо в газообразном или парообразном состоянии. В первом случае задача очистки состоит в извлечении содержащихся в промышленных газах взвешенных твердых и жидких примесей - пыли, дыма, капелек тумана и брызг. Во втором случае - нейтрализация газо- и парообразных примесей.

Очистка от аэрозолей осуществляется применением электрофильтров, методов фильтрации через различные пористые материалы, гравитационной или инерционной сепарации, способами мокрой очистки.

Очистка выбросов от газо- и парообразных примесей осуществляется методами адсорбции, абсорбции и химическими методами. Основное достоинство химических методов очистки - высокая степень очищения.

Основные способы очистки выбросов в атмосферу:

Обезвреживание выбросов путем перевода токсичных примесей, содержащихся в газовом потоке в менее токсичные или даже безвредные вещества - это химический способ;

Поглощение вредных газов и частиц всей массой специального вещества, называемого абсорбентом. Обычно газы поглощаются жидкостью, большей частью водой или соответствующими растворами. Для этого используют прогонку через пылеуловитель, действующий по принципу мокрой очистки, или применяют распыление воды на мелкие капли в так называемых скрубберах, где вода, распыляясь на капли и, осаждаясь, поглощает газы.

Очистка газов адсорбентами - телами с большой внутренней или наружной поверхностью. К ним относятся различные марки активных углей, силикагель, алюмогель.

Для очистки газового потока применяются окислительные процессы, а также процессы каталитического превращения.

Для очистки газов и воздуха от пыли применяются электрофильтры. Они представляют собой полую камеру, внутри которой расположены системы электродов. Электрическим полем притягиваются мелкие частицы пыли и сажи, а также ионы, загрязняющего вещества.

Сочетание различных способов очистки воздуха от загрязнений позволяет достигать эффекта очистки промышленных газообразных и твердых выбросов.

Контроль качества атмосферного воздуха

Проблема загрязнения воздуха в городах и общее ухудшение качества атмосферного воздуха вызывает серьезную озабоченность. Для оценки уровня загрязнения атмосферы в 506 городах России создана сеть постов общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением атмосферы как части природной среды. На сети определяется содержание в атмосфере различных вредных веществ, поступающих от антропогенных источников выбросов. Наблюдения проводятся сотрудниками местных организаций Госкомгидромета, Госкомэкологии, Госсанэпиднадзора, санитарно-промышленных лабораторий различных предприятий. В некоторых городах наблюдения проводятся одновременно всеми ведомствами.

Основной величиной экологического нормирования содержания вредных веществ в воздухе является предельно-допустимая концентрация, /ПДК/. ПДК - это такое содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. При определении ПДК учитывается не только влияние вредных веществ на здоровье людей, но и их воздействие на растительность, животных, микроорганизмы, климат, прозрачность атмосферы, а также на природные сообщества в целом.

Контроль качества атмосферного воздуха в населенных пунктах организуется в соответствии с ГОСТом «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов», для чего устанавливают три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной или подфакельный. Стационарные посты предназначены для обеспечения непрерывного контроля за содержанием загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего контроля, для этого в различных районах города устанавливаются стационарные павильоны, оснащенные оборудованием для проведения регулярных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы. Регулярные наблюдения проводятся и на маршрутных постах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин. Наблюдения на стационарных и маршрутных постах в различных точках города позволяет следить за уровнем загрязнения атмосферы. В каждом городе проводят определения концентраций основных загрязняющих веществ, т.е. тех, которые выбрасываются в атмосферу почти всеми источниками: пыль, оксиды серы, оксиды азота, оксид углерода и др. Кроме того, измеряются концентрации веществ, наиболее характерных для выбросов предприятий данного города, например, в Барнауле - это пыль, диоксиды серы и азота, оксид углерода, сероводород, сероуглерод, фенол, формальдегид, сажа и др. вещества. Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами отдельных промышленных предприятий проводятся измерения концентраций с подветренной стороны под дымовым факелом, выходящим из труб предприятия на разном расстоянии от него. Подфакельные наблюдения проводятся на автомашине или на стационарных постах. Чтобы детально ознакомиться с особенностями загрязнения воздуха, создаваемого автомобилями, проводятся специальные обследования вблизи магистралей.

Заключение

Основной задачей человечества в современный период является полное осознание важности экологических проблем, и кардинальное их решение в короткие сроки. Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе человеком.

Важную роль во всех природных процессах играет атмосфера. Она служит надежной защитой от вредных космических излучений, определяет климат данной местности и планеты в целом.

Делая вывод можно отметить, что воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, её животворным источником. Беречь его, сохранять в чистоте - значит сохранять жизнь на Земле.

Расчетная часть

Задача 1. Расчет общего освещения

1. Определить разряд и подразряд зрительной работы, нормы освещенности на рабочем месте, используя данные варианта (табл. 3) и нормы освещенности (см. табл. 1).

3. Распределить светильники общего освещения с ЛЛ по площа­ди производственного помещения.

5. Определить световой поток группы ламп в системе общего освещения, используя данные варианта и формулу (2).

6. Подобрать лампу по данным табл. 2 и проверить выполнение условия соответствия Ф л.табл и Ф л.расч.

7. Определить мощность, потребляемую осветительной установкой.

Таблица 1.Исходные данные

Разряд и подразряд зрительной работы

S=36*12=432 м 2

L=1,75*H=1.75*5=8.75 м

= = 16 светильников

I=

= = 1554*4

Фл.расч. = (0,9..1,2) => 1554 = (1398..1868) = 1450 - ЛДЦ 30

P= pNn= 30*16*4=1920 Bт

Ответ: Фл.расч.=1450- ЛДЦ 30, Р= 1920 Вт

Задача 2. Расчет уровня шума в жилой застройке

1. В соответствии с данными варианта определить снижение уровня звука в расчетной точке и, зная уровень звука от автотранспорта (источник шума), по формуле (1) найти уровень звука в жилой застройке.

2.Определив уровень звука в жилой застройке, сделать вывод о соответствии расчетных данных допустимым нормам.

Таблица 1. Исходные данные

Вариант r n , м δ, м W , м L и.ш., дБА
08 115 5 16 75

1) Снижение уровня звука от его рассеивания в пространстве

ΔLрас=10 lg (r n /r 0)

ΔLрас=10 lg(115/7,5)=10lg(15,33)=11,86 дБА

2) Снижение уровня звука из-за его затухания в воздухе

ΔLвоз = (α воз *r n)/100

ΔLвоз =(0,5*115)/100=0,575 дБА

3) Снижение уровня звука зелеными насаждениями

ΔLзел = α зел * В

ΔLзел =0,5*10=1 дБА

4) Снижение уровня звука экраном (зданием) ΔL э

ΔL ЗД =k*w=0,85*16=13,6 дБА

L рт =75-11,86-0,575-1-13,6-18,4=29,57

L рт =29,57 < 45 - допустимо

Ответ: <45 допустимо

Задача 3. Оценка воздействия вредных веществ, содержащихся в воздухе

1. Переписать форму табл. 1 на чистый лист бумаги.

2. Используя нормативно-техническую документацию (табл. 2), заполнить графы 4...8 табл.1

3. Выбрав вариант задания (табл. 3), заполнить графы 1...3 табл.1.

4. Сопоставить заданные по варианту (см. табл. 3) концентрации веществ с предельно допустимыми (см. табл. 2) и сделать вывод о соответствии нормам содержания каждого из веществ в графах 9...11 (см. табл. 1), т. е. <ПДК, >ПДК, =ПДК, обозначая соответствие нормам знаком «+», а несоответствие - знаком «-» (см. образец).

Таблица 1. Исходные данные

Таблица 2.

Вариант Вещество Концентрация вредного вещества, мг/м 3

Класс опасности

Особенности воздействия

 Соответствие нормам каждого из веществ в отдельности
фактическая предельно допустимая

в воздухе рабочей зоны

в воздухе населенных пунктов при времени воздействия
в воздухе рабочей зоны в воздухе населенных пунктов
максимальная разовая средне-суточная
<=30 мин >30 мин £ 30 мин >30 мин
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
01 Аммиак 0,5 20 0,2 0,04 IV - <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
02 Азота диоксид 1 2 0,085 0,04 II О* <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
03 Вольфрамовый ангидрид 5 6 - 0,15 III ф <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
04 Хрома оксид 0,2 1 - - III А <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)
05 Озон 0,001 0,1 0,16 0,03 I 0 <ПДК(+) <ПДК(+) <ПДК(+)
06 Дихлорэтан 5 10 3 1 II - <ПДК(+) >ПДК(-) >ПДК(-)

Ответ: Концентрация вредных веществ, содержащихся в воздухе рабочей зоны допустима, в воздухе населенных пунктов не допустима.

Задача 4. Оценка качества питьевой воды

С1/ПДК1 + C2/ПДК2 + … + Сn/ПДКn

1.Марганец (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,1>0,04

2. Сульфаты (ПДК> Фактическая концентрация) – 500> 50

3. Литий (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,03>0,01

4. Нитриты (ПДК> Фактическая концентрация) - 3,3< 3,5

5. Формальдегид (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,05>0,03

Так как в воде присутствуют вредные вещества 2 класса необходимо рассчитать сумму отношений концентрацийкаждого из веществ в водном объекте к соответствующим значениям ПДК и она не должна превышать единицы.

3,5/3,3+0,03/0,05+0,01/0,03=1,99

Ответ: В воде, в большем чем установлено количестве, содержится вредное вещество Нитриты; т.к в воде содержатся вещества 2 класса опасности, была проведена оценка качества питьевой воды, суммы отношений концентраций превышает 1, поэтому вода не пригодна к употреблению

Задача 5. Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции

Таблица 1 – Исходные данные

Для расчетов принять t уд = 26 °С; t пр = 22 °С, q пр = 0,3 ПДК.

1. Выбрать и записать в отчет исходные данные варианта (см. таблицу 1).

2. Выполнить расчет по варианту.

3. Определить потребный воздухообмен.

4. Сопоставить рассчитанную кратность воздухообмена с рекомендуемой и сделать соответствующий вывод.

Q изб = Q э. о. + Q p

Q p = n * kp = 200 * 400 = 80000 кДж/ч

Q э. о = 3528 * 0.25 * 170 = 149940 кДж/ч

Q изб = 80000 * 149940 = 229940 кДж/ч

K = L/V c =38632,4/33600 =1,15

V c = 33600 м 3

Кратность воздухообмена К=1,15 подходит для машино- и приборостроительных цехов.

Ответ: Потребный воздухообмен м 3 /ч, кратность воздухообмена К=1,15

Список литературы

1. Безопасность жизнедеятельности. (Учебник) Под ред. Э.А. Арустамова 2006, 10-е изд., 476с.

2 Основы безопасности жизнедеятельности. (Учебное пособие) Алексеев В.С., Иванюков М.И. 2007, 240с.

3. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. - М.: Высшая школа, 1993.

4. Экология и безопасность жизнедеятельности. (Учебное пособие) Кривошеин Д.А., Муравей Л.А. и др. 2000, 447с.

5. Чуйкова Л.Ю. Общая экология. - М., 1996.

6.Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций. Алексеев В.С., Жидкова О.И., Ткаченко Н.В. (2008, 160с.)

Охрана воздуха от загрязнения в наши дни стала одной из первоочередных задач общества. Ведь если без воды человек может прожить несколько суток, без еды – несколько недель, то без воздуха не обойтись и нескольких минут. Ведь дыхание – это процесс непрерывный.

Мы живем на дне пятого, воздушного, океана планеты, как часто называют атмосферу. Если бы ее не было, жизнь на Земле не смогла бы зародиться.

Состав воздуха

Состав атмосферного воздуха является постоянным еще со времен появления человечества. Мы знаем, что 78% воздуха – это азот, 21% приходится на кислород. Содержание в воздухе аргона и углекислого газа вместе составляет около 1%. А все остальные газы в сумме дают нам вроде незначительную цифру в 0,0004%.

Что же относится к остальным газам? Их много: метан, водород, угарный газ, оксиды серы, гелий, сероводород и другие. Пока их количество в воздухе не меняется, все нормально. Но при увеличении концентрации любого из них происходит загрязнение…

Известно, что без пищи человек может прожить больше одного месяца, без воды – только несколько дней, а вот без воздуха – всего лишь пару минут. Так он необходим нашему организму! Поэтому вопрос о том, как защитить воздух от загрязнения, должен занимать первоочередное место среди проблем ученых, политиков, государственных деятелей и чиновников всех стран. Чтобы не убить себя, человечество должно принять срочные меры по предотвращению этого загрязнения. Заботиться о чистоте окружающей среды обязаны и граждане любой страны. Это только кажется, что от нас практически ничего не зависит. Есть надежда, что совместными усилиями все мы сможем защитить воздух от загрязнения, животных от – исчезновения, леса – от вырубки.

Атмосфера Земли

Земля – единственная из известных современной науке планет, на которой существует жизнь, что стало возможным благодаря атмосфере. Она и обеспечивает наше существование. Атмосфера – это в первую очередь воздух, который должен быть пригодным для…

Как защититься от загрязнённого воздуха

Разделы: Начальная школа

обобщать знания об источниках загрязнения атмосферы, последствиях, к которым они приводят и правилах охраны воздуха; сформулировать правила личной экологической безопасности; развивать память, логическое мышление, лексический запас; воспитывать бережное отношение к окружающей среде.

ХОД УРОКА

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ (1 мин)

2. Введение в тему УРОКА (2 мин)

Рыжая ворона:

– Не хватает свежего воздуха! Нечем дышать! Я даже цвет поменяла. Задыхаюсь! Помогите!

Приложение 1.

– Предлагаю помочь ВОРОНЕ. Исходя из её просьбы, как сформулировать тему урока? (Как защититься от загрязнённого воздуха). “Приложение 1=слайд 1”.

На какие вопросы мы должны дать ей ответ? / От чего загрязняется воздух и к чему это приводит? Что нужно делать для охраны воздуха от загрязнений? Как защитить себя от загрязнённого воздуха? /”Приложение…

ТЕМА.2. Состав воздуха. Охрана атмосферного воздуха от загрязнений.

ПЛАН:

    состав воздуха региона;

    основные техногенные загрязнители атмосферы региона (оксиды углерода, серы и азота; токсичные тяжелые металлы, радиоактивные изотопы);

    причины разрушения озонового слоя;

    фотохимический смог;

    способы очистки газообразных выбросов на предприятиях региона.

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 воздух, 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 первичных. 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:

Рис.1 Выбросы газообразных веществ на промышленном предприятии. . Химический состав воздуха

Газ

Обозначение

Процентное содержание

Кислород

Углекислый газ

ДВУОКИСЬ УГЛЕРОДА (СО 2 )

Двуокись углерода (диоксид углерода, углекислый газ) высокого давления и низкотемпературную получают из отбросных газов производств аммиака, спиртов, а также на базе специального сжигания топлива и других производств. Двуокись углерода выпускается жидкая низкотемпературная, жидкая высокого давления и газообразная.
Назначение. Двуокись углерода применяется для создания защитной среды при сварке металлов, для пищевых целей в производстве газированных напитков, сухого льда, для охлаждения, замораживания и хранения пищевых продуктов при прямом и косвенном контакте с ними; для сушки литейных форм; для пожаротушения и других целей во всех отраслях промышленности. Жидкая двуокись углерода применяется преимущественно для нужд сварочного производства.

Свойства. Газообразная двуокись углерода – газ без цвета и запаха при температуре 20 о С и давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), плотность – 1,839 кг/м 3 . Жидкая двуокись углерода – бесцветная жидкость без запаха.

Опасность для человека. Двуокись углерода нетоксична и невзрывоопасна. При концентрациях более 5% (92 г/м 3 ) двуокись углерода оказывает вредное влияние на здоровье человека, так как она тяжелее воздуха и может накапливаться в слабо проветриваемых помещениях у пола. При этом снижается объемная доля кислорода в воздухе, что может вызвать явление кислородной недостаточности и удушья.

КИСЛОРОД (O 2 ).

Кислород получают из атмосферного воздуха способом низкотемпературной ректификации, а также путем электролиза воды.

Назначение. Технический газообразный кислород применяют для газопламенной обработки металлов и других технических целей.

Свойства. Кислород – бесцветный газ без запаха и вкуса. Температура кипения – минус 183,0 о С, температура плавления – минус 218,8 о С.

Опасность для человека. Не оказывает вредного воздействия на окружающую среду. Не токсичен. Не горюч и не взрывоопасен, однако, являясь сильным окислителем, увеличивает способность материалов к горению. При взаимодействии со смазочными веществами – взрывается. Длительная ингаляция газообразного кислорода вызывает поражение органов дыхания и легких. При попадании холодного кислорода на кожу и в глаза вызывает обморожение.

ОКСИДЫ АЗОТА.

гемиоксид N 2 O и монооксид NO (бесцветные газы), сесквиоксид N 2 O 3 (синяя жидкость), диоксид NO 2 (бурый газ, при обычных условиях смесь NO 2 и его димера N 2 O 4), оксид N 2 O 5 (бесцветные кристаллы). N 2 O и NO - несолеобразующие оксиды, N 2 O 3 с водой дает азотистую кислоту, N 2 O 5 - азотную, NO 2 - их смесь. Все оксиды азота физиологически активны. N 2 O - средство для наркоза («веселящий газ»), NO и NO 2 - промежуточные продукты в производстве азотной кислоты, NO 2 - окислитель в жидком ракетном топливе, смесевых ВВ, нитрующий агент.

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. Такие предприятия обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами. 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.

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.

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. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

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 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 км³ пылевидных частиц искусственного происхождения. 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. 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. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. 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 перерабатываюшей 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.м³ 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 шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 3 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. 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 пол слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумане.


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 безветрие или очень слабого обмена воздуха в приземной слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, атомарный, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количестве озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон.

Геологические причины разрушения озонового слоя Земли.

Наука сегодня признает, что концентрация озона в стратосфере продолжает уменьшаться. Этот процесс начали фиксировать примерно с середины 80-х годов.

ХЛАДОНЫ (фреоны), техническое название группы насыщенных алифатических галогенсодержащих углеводородов, применяемых в качестве хладагентов; газы (например, CCl 2 F 2 , t кип - 29,8 °C) или летучие жидкости (например, CCl 3 F, t кип 23,7 °C). Нетоксичны, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом, не реагируют с большинством металлов. Используются как пропелленты, растворители и др. Некоторые хладоны разрушающе действуют на озоновый слой атмосферы Земли, в связи с чем объем их производства сокращается.

Фреоны используют, главным образом, как легко испаряющуюся жидкость в производстве пористых материалов и как хладагент в холодильных установках. Согласно техногенно-фреоновой гипотезе, весь промышленный фреон попадает в стратосферу, где на высоте 20-25 км находится озоновый слой. В стратосфере под действием ультрафиолетовых лучей солнца хлор, входящий в состав фреона, вступает в реакцию с озоном и разрушает его. Однако, у этой гипотезы есть противоречие. Так, самая большая озонная дыра располагается над Антарктидой, тогда как основные источники техногенного фреона находятся в северном полушарии. Обмен между воздушными массами обоих полушарий затруднен, что установлено, в частности, при исследовании движения продуктов ядерных испытаний. Кроме того, техногенно-фреоновая гипотеза не дает хоть сколько-нибудь точных прогнозов, хотя в ее распоряжении находятся точные данные по расположению и количеству промышленного фреона. Кандидат геолого-минералогических наук Сывороткин Владимир Леонидович, который занимается проблемой озонового слоя уже десять лет, разработал альтернативную гипотезу, согласно которой озоновый слой уменьшается по естественным причинам. Известно, что цикл разрушения озона хлором не единственный. Существуют также азотный и водородный циклы разрушения озона. Именно водород - "главный газ Земли". Основные его запасы сосредоточены в ядре планеты и через систему глубинных разломов (рифтов) поступают в атмосферу. По примерным оценкам, природного водорода в десятки тысяч раз больше, чем хлора в техногенных фреонах. Однако решающим фактором в пользу водородной гипотезы Сывороткин В.Л. считает то, что очаги озоновых аномалий всегда располагаются над центрами водородной дегазации Земли.

РИФТ (англ. rift), линейно вытянутая (на несколько сотен и тысяч км) щелевидная или ровообразная структура растяжения земной коры, шириной от нескольких десятков до нескольких сотен км, ограниченная разломами; представляет собой систему грабенов и горстов с амплитудой вертикального смещения до нескольких км (напр., Африкано-Аравийская, Байкальская, Рейнская рифтовые системы; рифт срединно-океанических хребтов). Рифтообразование - закономерная стадия развития земной коры (образование геосинклинальных подвижных поясов; превращение их в орогенные - горные - сооружения; рифтогенез; завершающая стадия - образование океанов).

Система рифтовых зон Земли сегодня хорошо изучена геологами, и это дает возможность прогнозировать расположение озонных дыр. Так постоянство озонной дыры над Антарктидой объясняется тем, что главные каналы дегазации - срединно-океанские рифты - сближаются вокруг Антарктиды и увеличивают "водородную продувку атмосферы" в этом районе. Кроме того, на Антарктиде расположен действующий вулкан Эребус с наибольшими газовыми выбросами в атмосферу. Кстати, американская станция Мак-Мердо, следящая за состоянием атмосферы, находится у подножия этого вулкана. По мнению В.Л.Сывороткина, обеднение озонового слоя Земли - явление прогрессирующее. И связано оно напрямую с усилением глубинной дегазации нашей планеты. Однако причины этого усиления неясны.

Радиоактивные изотопы

Экологическая обстановка атмосферы в Челябинске.

Говорят, через каких-нибудь 20 лет в мегаполисах будут проживать 5 миллиардов человек, а к 2025 году всё население земного шара вообще сконцентрируется в 100 городах-гигантах. Привычный облик среднестатистического города окончательно сформировался в 19 веке под воздействием индустриальной революции. Огромная масса людей переселилась из сельской местности в районы строящихся заводов и фабрик. И в этом смысле Челябинск не исключение.

Сегодня здесь так же, как и во многих городах Российской Федерации наблюдается чёткая зависимость состояния окружающей среды от объёма промышленного производства: чем больше хозяйственная активность в промышленности, тем хуже показатели состояния окружающей природной среды.

О том, что основными загрязнителями воздушного бассейна являются крупные предприятия, лишний раз и говорить не стоит. Только в минувшем году общий объём выбросов со стационарных источников загрязнения составил практически 160 тысяч тонн. Концентрация бензопирена в атмосфере Челябинска превышает предельно допустимую концентрацию в 8 -10 раз.

Челябинск – это крупный промышленный центр. В его черте расположено достаточно много предприятий. Выбросы ЧЭМК существенно влияют на чистоту воздуха в Центральном, Советском, Калининском и Тракторозаводском районах. Практически все предприятия выбрасывают в атмосферу частицы тяжёлых металлов: марганец, хром, цинк, свинец, бензопирен, различные химические вещества, такие как толуол, аммиак. Все они поражают легочную систему организма, вызывают онкологические заболевания и аллергические реакции. Значительно осложняется ситуация ещё и тем, что около 150 дней в году в Челябинске наблюдается безветренная погода, то есть, в течение почти полугода все вредные вещества оседают в городе. На предприятия накладываются ограничения по выбросу вредных веществ. Ежегодно каждое из них получает специальное разрешение, в котором определен объём предельно-допустимых веществ, которые попадают в атмосферу. Документ выдаётся федеральным управлением Челябинского округа по технологическому и экологическому надзору. Но практика показывает, что этих мер недостаточно.

В последние годы всё более серьёзным фактором воздействия на окружающую среду становится автотранспорт. По различным оценкам, автомобили выбрасывают в атмосферу Челябинска не менее 90 тысяч тонн вредных веществ в год.

Частично решить проблему, а значит уменьшить вред, который транспорт наносит окружающей среде, могли бы специальные устройства, нейтрализующие выхлопные газы. Сейчас этот вопрос решается на федеральном уровне.

В условиях увеличения техногенных нагрузок страдает растительность и животный мир, который генетически менее приспособлен к загрязнению воздуха, воды и почвы. По оценкам специалистов в связи с деградацией природной среды ежегодно исчезает 10-15 тысяч разновидностей (преимущественно простейших) организмов. Это означает, что за грядущие полвека планета потеряет, по разным данным, от четверти до половины своего биологического разнообразия, формировавшегося сотни миллионов лет.

Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько важен в нашей жизни воздух? Только представьте, что человеческая жизнь не может продолжаться без него более двух минут. Мы редко задумываемся над этим, воспринимая воздух как должное, тем не менее, существует реальная проблема – атмосфера Земли уже загрязнена довольно сильно. И пострадала она именно от рук человека. А это означает, что всё живое на планете находится в опасности, ведь мы постоянно вдыхаем в себя различные ядовитые вещества и примеси. Как защитить воздух от загрязнений?

Как люди и их деятельность влияют на состояние атмосферы?

Чем быстрее развивается современное общество, тем всё больше потребностей у него возникает. Людям нужно больше автомобилей, больше бытовой техники, много товаров для ежедневного использования, - этот список можно продолжить. Однако суть состоит в том, что для удовлетворения потребностей современных людей нужно постоянно что-то производить и строить.

Для этого стремительно вырубают леса, создают новые компании, открывают заводы и фабрики, которые ежедневно выбрасывают в атмосферу тонны химических отходов, копоти, газов, всевозможных вредных веществ. С каждым годом на дорогах появляются сотни тысяч новых автомобилей, каждый из которых вносит свою лепту в загрязнение атмосферы. Люди неразумно используют ресурсы, полезные ископаемые, иссушают реки, а все эти действия прямо или косвенно отражаются на состоянии атмосферы Земли.

Постепенно разрушающийся озоновый слой, призванный защищать всё живое от радиоактивного солнечного излучения, - свидетельство неразумной деятельности человека. Дальнейшее его истончение и разрушение приведёт к гибели как живых организмов, так и растительного мира. Как спасти планету от загрязнения атмосферы?

Каковы основные источники загрязнения атмосферного воздуха?

Современный автопром . В настоящее время на дорогах всех стран мира свыше 1 млрд автомобилей. В западных и европейских странах почти каждая семья имеет в своём распоряжении несколько автомобилей. Каждый из них – источник выхлопных газов, которые тоннами попадают в атмосферу. В Китае, Индии и России ситуация вроде бы пока не такая, но число автомобилей в СНГ по сравнением с 1991 годом, явно выросло в разы.

Фабрики и заводы . Конечно, без промышленности нельзя обойтись, однако не стоит забывать, что, получая необходимые нам товары, взамен мы расплачиваемся чистым воздухом. В скором времени человечеству нечем будет дышать, если фабрики и промышленные предприятия не научатся перерабатывать собственные отходы вместо того, чтобы выпускать их в атмосферу.

Продукты сгорания нефти и угля, потребляемых на теплоэлектростанциях, поднимаются в воздух, наполняя его очень вредными примесями. В дальнейшем токсические отходы выпадают вместе с осадками, питая химическими веществами почву. Из-за этого зелёные насаждения гибнут, а ведь они необходимы, чтобы поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород. А как же мы без кислорода? Погибнем… Так что загрязнение воздуха и здоровье человека в прямой зависимости.

Меры по защите воздуха от загрязнения

Какие меры может предпринять человечество, чтобы прекратить загрязнять воздух на планете? Учёные уже давно знают ответ на этот вопрос, только на деле эти меры мало кто внедряет. Что же нужно делать?

1. Чиновники должны усилить контроль за организацией безопасной для природы и окружающей среды работы фабрик и промышленных предприятий. Нужно обязать владельцев всех заводов устанавливать очистные сооружения, чтобы свести к нулю вредные выбросы в атмосферу. За нарушение этих обязательств ввести наказание, возможно, в виде запрета на продолжение деятельности предприятий, которые продолжают загрязнять воздух.

2. Выпускать новые автомобили, которые работали бы только на экологически чистом топливе. Если прекратить производство машин, потребляющих в качестве топлива бензин и солярку, а заменить их электромобилями или машинами-гибридами, то у покупателей не останется выбора. Люди будут приобретать автомобили, не причиняющие вреда атмосфере. Со временем произойдёт полная замена старых авто на новые, экологически чистые, что принесёт огромную пользу нам самим, жителям планеты. Уже сейчас многие люди, живущие в странах европейского континента, делают выбор в пользу такого транспорта.

Число электромобилей в мире уже достигло 1.26 млн. По прогнозу Международной Энергетической Ассоциации, чтобы предупредить рост температуры из-за потепления более чем на 2 градуса, нужно увеличить численность электромобилей на дорогах до 150 млн к 2030 г. и 1 млрд к 2050 году при прочих имеющихся производственных показателях.

3. Экологи сходятся во мнении, что если прекратить работу устаревших теплоэлектростанций, ситуация стабилизируется. Однако вначале нужно найти и внедрить новые способы добычи энергетических ресурсов. Многие из них уже успешно используются. Люди научились превращать энергию солнца, воды и ветра в электричество. Альтернативные виды энергоресурсов не сопряжены с выделением опасных отходов во внешнюю среду, а значит, они помогут защитить воздух от загрязнения. В реальности же в Гонконге выработка более половины электроэнергии идет за счет теплоэлектростанций на угле, а потому доля выбросов углекислоты в последние годы выросла на 20%.

4. Чтобы экологическая ситуация стабилизировалась, нужно перестать уничтожать природные богатства – вырубать лесные массивы, осушать водоёмы и начать разумно использовать полезные ископаемые. Нужно постоянно увеличивать зелёные насаждения, чтобы они способствовали очищению воздуха и обогащению его кислородом.

5. Нужно повышать информированность населения. В частности информация о том как должна производиться защита воздуха от загрязнений для детей. Таким образом можно поменять подход множества людей к нынешнему состоянию ситуации.

Загрязнение воздуха порождает много новых проблем – увеличивается заболеваемость раком, сокращается продолжительность жизни людей, но это лишь верхушка айсберга. Настоящая беда в том, что испорченная экология грозит глобальным потеплением, а это приведёт к серьёзным природным катаклизмам в будущем. Уже сейчас протест нашей планеты против бездумной деятельности людей проявляется в виде наводнений, цунами, землетрясений и других природных явлений. Человечеству нужно всерьёз задуматься о том, чтобы защитить воздух от грязи.

Кстати !

На сегодняшней встрече в Руанде, как передает агентство Рейтер, делегаты почти 200 стран договорились снизить применение парниковых газов (гидрофторуглеродовых газов), используемых в холодильном оборудовании и кондиционерах. Гидрофторуглеродовые газы в разы сильнее разрушают озоновый слой Земли чем двуокись углерода (в 10 тыс раз).
О подписании соглашения по результатам встречи журналистам доложил министр природных ресурсов Руанды.

Развитые страны ЕС и США обязались снизить применение гидрофторуглеродовых газов на 10% до начала 2019 года, то есть за 2 ближайших года.
Индия, Китай и Пакистан обязались не наращивать использование гидрофторуглеродовых газов до 2028 года, а после этой даты сократить их использование. Причем Китай – до 2024 года.

Напомню, еще что 4 ноября 2016 года в силу вступит Парижское соглашение по климату (от декабря 2015 года), которое постепенно заменяет Киотский протокол, действующий до 2020 года. Россия подписала парижское соглашение по климату.

    Введение
    Загрязнение атмосферы
    Источники загрязнения атмосферы
    Химическое загрязнение атмосферы
    Аэрозольное загрязнение атмосферы
    Фотохимический туман
    Озоновый слой Земли
    Загрязнение атмосферы выбросами транспорта
    Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта
    Средства защиты атмосферы
    Способы очистки газовых выбросов в атмосферу
    Охрана атмосферного воздуха
    Предельно допустимаю концентрация (ПДК)
    Заключение

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 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 I т. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников на территории России составляет около 22 – 25 млн. т. в год.

Аэрозольное загрязнение атмосферы

Из естественных и антропогенных источников в атмосферу ежегодно поступают сотни миллионов тонн аэрозолей. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Аэрозоли разделяются на первичные (выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются в атмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие (отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и тонкодисперсные летучие аэрозоли - (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.) имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других понижениях рельефа, в меньшей степени на водоразделах.

К естественным источникам относят пыльные бури, вулканические извержения и лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO2) приводят к образованию в атмосфере аэрозолей. Несмотря на то, что время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутками, они могут вызвать снижение средней температуры воздуха у земной поверхности на 0,1 – 0,3С0.
Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива либо содержащиеся в промышленных выбросах.
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
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений 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: желеэа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Они содержатся в выбросах предприятий теплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а также автомобильного транспорта. Пыль, осаждающаяся в индустриальных районах, содержит до 20% оксида железа, 15% силикатов и 5% сажи, а также примеси различных металлов (свинец, ванадий, молибден, мышьяк, сурьма и т.д.).
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
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 перерабатываюшей 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 шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
Концентрация аэрозолей меняется в весьма широких пределах: от 10 мг/м3 в чистой атмосфере до 2.10 мг/м3 в индустриальных районах. Концентрация аэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с интенсивным автомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской местности. Среди аэрозолей антропогенного происхождения особую опасность для биосферы представляет свинец, концентрация которого изменяется от 0,000001 мг/м3 для незаселенных районов до 0,0001 мг/м3 для селитебных территорий. В городах концентрация свинца значительно выше – от 0,001 до 0,03 мг/м3.

Аэрозоли загрязняют не только атмосферу, но и стратосферу, оказывая влияние на ее спектральные характеристики и вызывая опасность повреждения озонового слоя. Непосредственно в стратосферу аэрозоли поступают с выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы, диффундирующие в стратосфере.
Основной аэрозоль атмосферы – сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4– 5 суток). По современным оценкам, на больших высотах выхлопные газы авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO2 на 20%. Хотя эта цифра невелика, повышение интенсивности полетов уже в ХХ веке может сказаться на альбедо земной поверхности в сторону его увеличения. Ежегодное поступление сернистого газа в атмосферу только вследствие промышленных выбросов оценивается почти в 150 млн. т. В отличие от углекислого газа сернистый ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой солнечной радиации он быстро превращается в серный ангидрид и в контакте с водяным паром переводится в сернистую кислоту. В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро переводится в серную кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует так называемые кислотные дожди.
К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 3 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. 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 воздушным массам 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 неизвестного 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: наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей; интенсивная солнечная радиация и безветрие или очень слабый обмен воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количестве озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие 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.

Озоновый слой Земли

Озоновый слой Земли – это слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7 – 8 (на полюсах), 17 – 18 (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого на Земле. Его концентрация на высоте 20 – 22 км от поверхности Земли, где она достигает максимума, ничтожно мала. Эта естественная защитная пленка очень тонка: в тропиках ее толщина составляет всего 2 мм, у полюсов она вдвое больше.
Активно поглощающий ультрафиолетовое излучение озоновый слой создает оптимальные световой и термические режимы земной поверхности, благоприятные для существования живых организмов на Земле. Концентрация озона в стратосфере непостоянна, увеличиваясь от низких широт к высоким, и подвержена сезонным изменениям с максимумом весной.
Своему существованию озоновый слой обязан деятельности фотосинтезирующих растений (выделение кислорода) и действию на кислород ультрафиолетовых лучей. Он защищает все живое на Земле от губительного действия этих лучей.
Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и др.) может нарушить функционирование озонового слоя Земли.
Главную опасность для атмосферного озона составляет группа химических веществ, объединенных термином «хлор-фторуглероды» (ХФУ), называемых также фреонами. В течение полувека эти химикаты, впервые полученные в 1928 г., считались чудо - веществами. Они нетоксичны, инертны, чрезвычайно стабильны, не горят, не растворяются в воде, удобны в производстве и хранении. И поэтому сфера применения ХФУ динамично расширялась. В массовых масштабах их начали использовать в качестве хладагентов при изготовлении холодильников. Затем они стали применяться в системах кондиционирования воздуха, а с началом всемирного аэрозольного бума получили самое широкое распространение. Фреоны оказались очень эффективны при промывке деталей в электронной промышленности, а также нашли широкое применение в производстве пенополиуретанов. Пик их мирового производства пришелся на 1987 – 1988 гг. и составил около 1,2 – 1,4 млн., т. в год, из которых на долю США приходилось около 35%.
Механизм действия фреонов следующий. Попадая в верхние слои атмосферы, эти инертные у поверхности Земли вещества становятся активными. Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в их молекулах нарушаются. В результате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона «вышибает» из нее один атом. Озон перестает быть озоном, превращаясь в кислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, опять оказывается свободным и «пускается в погоню» за новой «жертвой». Его активности и агрессивности хватает на то, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.
Активную роль в образовании и разрушении озона играют также оксиды азота, тяжелых металлов (меди, железа, марганца), хлор, бром, фтор. Поэтому общий баланс озона в стратосфере регулируется сложным комплексом процессов, в которых значительными являются около 100 химических и фотохимических реакций. С учетом сложившегося в настоящее время газового состава стратосферы в порядке оценки можно говорить, что около 70 % озона разрушается по азотному циклу, 17 – по кислородному, 10 – по водородному, около 2 – по хлорному и другим и около 1,2 % поступает в тропосферу.
В этом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты участвуют как бы в виде катализаторов, не меняя своего «содержания», поэтому процессы, приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению из нее, существенно сказываются на содержании озона. В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств таких веществ может устойчиво и долгосрочно влиять на установившийся баланс, связанный с образованием и разрушением озона.
Нарушить экологический баланс, как показывает жизнь, совсем несложно.
Неизмеримо сложнее восстановить его. Озоноразрушающие вещества на редкость стойки. Различные виды фреонов, попав в атмосферу, могут существовать в ней и творить свое разрушительное дело от 75 до 100 лет.
Малозаметные поначалу, но накапливающиеся изменения озонового слоя привели к тому, что в Северном полушарии в зоне от 30 до 64-го градуса северной широты с 1970 г. общее содержание озона сократилось на 4% зимой и на 1% летом. Над Антарктидой – а именно здесь впервые была обнаружена
«пробоина» в озоновом слое – каждую полярную весну открывается огромная
«дыра», с каждым годом все увеличивающаяся. Если в 1990 – 1991 гг. размеры озоновой «дыры» не превышали 10,1 млн. км2, то в 1996 г., как сообщает бюллетень Всемирной метеорологической организации (ВМО), ее площадь уже составляла 22 млн. км2. Эта площадь в 2 раза больше площади Европы.
Количество озона над шестым континентом было вполовину ниже нормативного.
Более 40 лет ВМО наблюдает за озоновым слоем над Антарктидой. Феномен регулярного образования «дыр» именно над ней и Арктикой объясняется тем, что озон особенно легко уничтожается при низких температурах.
Впервые беспрецедентная по своим масштабам озоновая аномалия в Северном полушарии, «накрывшая» гигантскую площадь от побережья Ледовитого океана до Крыма, была зафиксирована в 1994 г. Озоновый слой угасал на 10 – 15%, а в отдельные месяцы – на 20 – 30%. Однако даже эта – исключительная картина не говорила о том, что вот-вот грянет еще более масштабная катастрофа.