Основные источники и загрязнители атмосферного воздуха населенных мест. Основные загрязнители атмосферного воздуха и их поведение в атмосфере

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Проблема загрязненности воздуха, особенно в мегаполисах и промышленных районах, сегодня актуальна как никогда. Возросшее число раковых заболеваний, снижение иммунитета, нарушения внутренних ритмов организма — целый ряд проблема со здоровьем связывают именно с ней. Каковы же основные загрязнители атмосферы? И есть ли у нас шанс обезопасить себя от них?

Структура атмосферы на нашей планете обеспечивает возможность существования жизни. Воздух, которым мы дышим, представляет собой настоящую смесь различных газов, примесей и других веществ. Нетрудно догадаться, что колебания в его составе по-разному сказываются на состоянии организма.

Структура воздуха

Как уже говорилось выше, воздух является газовой смесью; его составляющие представлены в определенных пропорциях, нарушение которых может сделать воздух опасным для здоровья и даже жизни. Классический следующий:

Кислород — около 21%
Азот — 78%
Углекислый газ — 0,03-0,04%
Остальные газы (водяные пары, инертные газы, озон и др.) — примерно 1%

Естественно, что в различных регионах страны и мира в целом этот состав воздуха различен. Так, содержание кислорода обычно держится в рамках, а его изменение не фиксируется больше, чем на 0,5%. Поддерживается эта стабильность за счет фотосинтеза, осуществляемого растениями, а также фотохимических процессов разложения водяных паров в атмосфере под действием ультрафиолета. Еще один важный фактор, поддерживающий оптимальный состав атмосферного воздуха — воздушные массы, перемещающиеся по все территории планеты.

Хуже обстоят дела с углекислым газом, одним из главных «антагонистов» в вопросах экологии воздуха. Он попадает в атмосферу при дыхании всех живых организмов, а также в процессе разложения органики и извержения вулканов. Искусственный путь попадания — выбросы отходов предприятий, сельскохозяйственная деятельность, сжигание лесов.

В промышленных зонах городов концентрация углекислоты может достигать 0,06%, а в местах большого скопления людей без должной вентиляции — до 0,8%! Углекислый газ, наряду с другими веществами, относится к парниковым газам, которые приводят к возникновению парникового эффекта.

Остальные составляющие воздуха также играют свою определенную роль. Так, азот рассматривается как растворитель для других газов. Его содержание также сохраняется в пределах нормы. Такой газ, как озон, жизненно необходимо планете: он составляет известный всем озоновый слой, предотвращающий попадание на планету губительных ультрафиолетовых лучей.

Источники загрязнения

О том, что современное состояние воздуха оставляет желать лучшего, знает каждый. Активное развитие промышленности, добыча полезных ископаемых, сельское хозяйство, автотранспортные средства — факторов, повлиявших на ухудшение состава воздуха, множество.

Тем не менее существуют и природные источники загрязнения, которые существовали еще на заре развития планеты. Поэтому в целом все загрязнители воздуха можно разделить на естественные и искусственные. К естественным загрязнителям относятся:

Вулканы: невероятно опасный и страшный процесс извержения вулканов сопровождается выбросами гигантских объемов загрязняющих воздух компонентов: углекислоты, водяных паров, пыли, сажи и пепла. Эти вещества сохраняются в атмосфере в течение нескольких лет.
Горение торфяников: торфяные залежи — настоящая бомба замедленного действия. Концентрирующиеся в процессе их формирования газы в конечном итоге воспламеняются при повышенных температурах (именно поэтому такие пожары возникают в особенно жаркое лето). В результате выделяется большой объем углекислого газа, а также взвешенных частиц.
Пыльные бури: это явление характерно для целого ряда регионов, обычно пустынных и полупустынных. Сильнейшие ветры поднимают ввысь тонны пыли, песка, мусора и других взвешенных частиц, перенося их на дальние расстояния.

Но естественные по степени своего воздействия значительно уступают искусственным, то есть, тем, которые создает сам человек. Разнообразие их обширно, но в целом такие источники можно разделить на два типа:

Бытовые отходы: тот самый мусор, который мы регулярно отправляем в мусорные контейнеры во дворе дома. В процессе сжигания на свалках и полигонах отходы выделяют колоссальный объем углекислого газа. Гниющий мусор является источником метана, концентрация которого в воздухе в последнее время пугающе растет.
Промышленные отходы: самый страшный враг чистого воздуха — это ядовитые выбросы фабрик и заводов, а также выхлопы различного транспорта (автомобилей, поездов, воздушных и морских судов).

Совместно все эти источники вносят свой неприятный вклад в повышение загрязнения воздуха. И если контролировать естественные природные процессы человек не в силах, то последствия собственных действий зависят только от него.

Состав

Анализ воздуха для оценки степени загрязнения атмосферы показывает, что загрязнителями является масса веществ — целая таблица Менделеева! Общее их число чрезвычайно велико, поскольку современное производство связано с использованием ряда синтетических средств. Принято выделять несколько основных загрязнителей, влияние которых рассматривается как наиболее сильное. Они попадают в атмосферу как из естественных, так и из искусственных источников.

Оксид углерода. Или угарный газ; он не обладает ни вкусом, не запахом, и сохраняется в атмосфере около 4 месяцев. В естественных условиях оксид углерода могут выделять растения в начале своего развития, однако колебания СО в воздухе при этом незначительны. Главную опасность представляют выхлопы, в частности автотранспорт. Действие СО на организм смертельно: попадая в организм, он блокирует поступление кислорода в кровь.
Диоксид серы. Вещество сохраняется в воздухе около 10 часов, оно имеет весьма резкий, неприятный запах и высокую плотность. Образуется при горении разнообразного топлива, особенно — угля. При попадании газа в организм человек страдает от затрудненного дыхания, сбоев в работе сердца и даже отека легких.
Оксиды азота. Оксид представляет собой бесцветный газ с высокой плотностью, который при взаимодействии с кислородом окисляется до диоксида, бурого газа, способного образовывать кислоты при контакте с влагой воздуха. Он гораздо опаснее и токсичнее оксида. Оба газа продолжают сохраняться в атмосфере около 3 суток. В естественных условиях выделяется при лесных пожарах; большие выбросы загрязнителя осуществляют работа ТЭС, металлургия и производство взрывчатых веществ.
Свинец. Этот тяжелый металл широко известен своим токсичным воздействием на организм. Он активно используется в производстве красок, боеприпасов и в типографиях. Кроме того, немало свинца поступает в атмосферу из выхлопных газов. При попадании в организм металл вызывает сильнейшее отравление: нарушение умственной активности, работы почек, печени и даже разрушает костную систему.

Принятие мер

Бороться с высоким уровнем загрязнений воздуха требуется на всех уровнях организации государства. Примечательный и грустный факт: Россия входит в число стран с самой плохой экологией в мире.

Более чем в 120 городах обнаружено сильнейшее превышение нормы концентрации токсичных веществ. В основном это крупнейшие города, а также пункты, в которых расположены крупные промышленные объекты. Очевидно, что основной источник загрязнения воздуха — и производственные отходы.

Среди главных механизмов борьбы с загрязнением атмосферного воздуха рассматривается поиск альтернативных и безопасных видов энергии. Солнечная, ветровая, геотермальная энергии, создание электромобилей и многое-многое другое должно помочь снизить концентрацию вредных веществ в атмосфере.
Другая необходимая мера — озеленение регионов. Чрезмерная вырубка лесов привела к острой нехватке зеленых насаждений, позволяющих бороться с избытком углекислого газа. В последние годы постепенно осуществляются проекты по внедрение проектов по озеленению больших площадей в мегаполисах и крупных промышленных центрах.
Другой аспект — регулирование количества транспортных выхлопов. Казалось бы, сделать это невозможно, особенно, в городах-миллионниках. Однако современные технологии позволяют устанавливать специальные фильтры, пусть немного, но снижающие концентрацию токсинов в выхлопах.
То же самое касается и защитных фильтров в очистных системах на крупных промышленных предприятиях. Одновременно с этим разрабатываются новые виды экологически чистого топлива, не загрязняющие атмосферу.

В конце концов, еще одна важная мера по борьбе с усиливающимся загрязнением воздуха — принятие законов, регулирующих бережное отношение к природе. Вместе с этим необходимо с ранних лет воспитывать в детях ответственность за свои действия.

Современное состояние воздуха оставляет желать лучшего, поскольку уровень его загрязнения в некоторых регионах мира поразительно высок. Источники этого загрязнения подвластны нам лишь отчасти: ряд природных явлений вносят свой вклад в повышение концентрации загрязнителей в атмосфере.

Однако влияние человека заметно превышает природную «работу»: промышленность, сельское хозяйство, вырубка лесов, выхлопные газы — все это буквально за несколько десятилетий довело состояние воздуха до катастрофического. Но хотя ежедневно атмосфера загрязняется тоннами выхлопов и отходов, этот процесс еще нельзя назвать необратимым, поэтому все в наших руках.

Атмосфера — газовая оболочка Земли, масса которой составляет 5,15*10 т. Главными составными частями атмосферы являются азот (78,08%), аргон (0,93%), диоксид углерода (0,03%), а остальные элементы находятся к весьма малых количествах: водород — 0,3*10 %, озон — 3,6*10 % и т,д. По химическому составу вся атмосфера Земли подразделяется на нижнюю (до ТООкм^-гомосферу, имеющую состав, сходный с приземным воздухом, и верхнею — гетеросферу, неоднородного химического состава. Для верхней атмосферы характерны процессы диссоциации и ионизации газов, происходящие под влиянием излучения Солнца. В атмосфере кроме указанных газов присутствуют также различные аэрозоли — пылеватые или водяные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде. Они могут быть естественного происхождения (пыльные бури, лесные пожары, извержение вулканов и д.р.), а также техногенного (результат производительной деятельности человека). Атмосфера подразделяется на несколько сфер:

Тропосфера это нижняя часть атмосферы, в которой сосредоточено более 80% всей атмосферы. Ее высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих нисходящих) потоков воздуха, вызванные нагреванием земной поверхности. Поэтому она на экваторе простирается до высоты 16-18 км, в умеренных широтах до 10-11 км, а на полюсах 8 км. Отмечено закономерное понижение температуры воздуха с высотой — в среднем на 0,6С на каждые 100 м..

Стратосфера располагается выше тропосферы до высоты 50-55 км. Температура у ее верхней границы повышается, что связано с наличием здесь пояса озона.

Мезосфера — граница этого слоя располагается до высоты 80 км. Главная ее особенность - резкое понижение температуры (минус 75-90С) у её верхней границы. Здесь фиксируется серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов.

Ионосфера (термосфера) pacпoлагается до высоты 800км, и для нее характерно значительное повышение температуры (более 1000С), Под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы в ионизированном состоянии. С ионизацией связано свечение газов и возникновение полярных сияний. Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает реальную радиосвязь на Земле, Экзосфера — располагается выше 800 км. и простирается до 2000-3000 км. Здесь температура превышает 2000 С. Скорость движения газов приближается к критической величине 11,2 км/с. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли корону, простирающуюся до высоты 20 тыс.км.

Роль атмосферы дли биосферы Земли огромна, так как она своими физико-химическими свойствами обеспечивает важнейшие жизненные процессы у растений и животных.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным),

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека - диоксид серы (SО 2), оксиды азота (NО 2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых - формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (поллютантов) атмосферы составил в 2005 г. - 401 млн т, а в России в 2006 г. - 26,2 млн т (табл. 1).

Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опасных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др.); углеводороды (СnНm), среди них наиболее опасен бенз(а)пирен, обладающий канцерогенным действием (выхлопные газы, топка котлов и др.), альдегиды, и в первую очередь формальде гид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Таблица 1 – Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России

Вещества, млн т	Диоксид серы	Оксиды азота	Оксид углерода	Твердые частицы	Всего
Суммарный мировой выброс
Россия (только стационарные источники)					26.2
				11,2
Россия (с учетом всех источников), %				12,2	13,2

Наиболее опасное загрязнение атмосферы - радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами - продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле - мае 1986 г. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, то в результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. суммарный выброс радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.

Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком теплового (термического) загрязнения атмосферы служат так называемые термические зоны, например, «остров тепла» в городах, потепление водоемов и т. п.

В целом, если судить по официальным данным на 2006 г., уровень загрязнения атмосферного воздуха в нашей стране, особенно в городах России, остается высоким, несмотря на значительный спад производства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей.

2. ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

В настоящее время «основной вклад» в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия цветной металлургии и производство стройматериалов.

Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на автотранспорт (50-60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 16-20%.

Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн кВт расходует в сутки до 20 тыс. т угля и выбрасывает в атмосферу за это время 680 т SО 2 и SO 3 , 120-140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) - радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоля. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы - отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно загрязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и ферросплавном производствах.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя в невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности, представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта . В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Так, в г. Москве на долю автотранспорта приходится 80 % от общего количества выбросов в атмосферу. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений - бенз(а)пирена, альдегидов, оксадов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).

Наибольшое количество вредных веществ в составе отработанных газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить, их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах (рис. 1), при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в охватах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы но производству мяса, распыление пестицидов и т. д.

Рис. 1. Пути распространения выбросов соединений серы в

районе Астраханского газоперерабатывающего завода (АПТЗ)

Под трансграничными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой. Только в 2004 г. на европейскую часть России из-за невыгодного ее географического положения выпало 1204 тыс. т соединений серы от Украины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах от российских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т серы, т. е. в 6,3 раза меньше.

3. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами - от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает.

Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь прослеживается при анализе детской легочной патологии и степени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных городов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения 502 до 0,049 мг/м 3 показатель заболеваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) составлял 8,1%, при 0,150-0,349 мг/м 3 - 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м3 - 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO 2), вызывает тяжелое заболевание легких - силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например, глаз, легко участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа). При остром отравлении появляются общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя 3-7 дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 2). Тяжелые последствия в организме живых-существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли - смог. Различают два тина смога, зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Таблица 2 Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека

Вредные вещества	Последствия воздействия на организм человека
Оксид углерода	Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти
Свинец	Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение длительного времени
Оксиды азота	Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию
Озон	Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит
Токсичные выбросы (тяжелые металлы)	Вызывают рак, нарушение функций половой системы и дефекты у новорожденных

Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300- 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижений. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрация оксидов серы и взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 во 9 декабря погибло более 4 тыс. человек, до Ш тыс. человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог унес за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию - сокращение выбросов загрязняющих веществ.

Лос-анджелесский тип смоге, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, & вернее перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей - фотооксидайтов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. человек в 1970 г. и 28 тыс. - в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние растений и экосистем в целом.

В экологической литературе описаны случаи массового отравления диких животных, птиц, насекомых при выбросах вредных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касается крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со съеденными запыленными растениями.

В растения токсичные вещества поступают различными способами. Установлено, что выбросы вредных веществ действуют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы пылью токсичных металлов, особенно в соединении с серной кислотой, губительно действует на корневую систему, а через нее и на все растение.

Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак, цианистый водород и др.) (табл. 13:3). Особенно опасен для растений диоксид серы (502), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные - сосны, ели, пихты, кедр.

Таблица 3 – Токсичность загрязнителей воздуха для растений

Вредные вещества	Характеристика
Диоксид серы	Основной загрязнитель, яд для ассимиляционных органов растений, действует на расстоянии до 30 км
Фтористый водород и четырехфтористый кремний	Токсичны даже в небольших количествах, склонны к образованию аэрозолей, действуют на расстоянии до 5 км
Хлор, хлористый водород	Повреждают в основном на близком расстоянии
Соединения свинца, углеводороды, оксид углерода, оксиды азота	Заражают растительность в районах высокой концентрации промышленности и транспорта
Сероводород	Клеточный и ферментный яд
Аммиак	Повреждает растения на близком расстоянии

В результате воздействия высокотоксичных загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование некроза на концах листьев и хвоинок, выход из строя органов ассимиляции и т. д. Увеличение поверхности поврежденных листьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежно скажется на среде ее обитания.

Способна ли растительность восстановиться после снижения воздействия вредных загрязняющих веществ? Во многом это будет зависеть от восстанавливающей способности оставшейся зеленой массы и общего состояния природных экосистем. В то же время следует заметить, что невысокие концентрации отдельных загрязнителей не только не вредят растениям, но и, как, например, кадмиевая соль, стимулируют прорастание семян, прирост древесины, рост некоторых органов растений.

4. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ГЛОБАЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

возможное потепление климата («парниковый эффект»);

нарушение озонового слоя;

выпадение кислотных дождей.

Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности.

Возможное потепление климата («Парниковый эффект»). Наблюдаемое в настоящее время изменение климата, которое выражается в постепенном повышении среднегодовой температуры начиная со второй половины прошлого века, большинство ученых связывают с накоплением в атмосфере так называемых «парниковых газов» - диоксида углерода (СО 2), метана (СН 4), хлорфторуглеродов (фреовов), озона (О 3), оксидов азота и др.

Парниковые газы, и в первую очередь СО 2 , препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли. Атмосфера, насыщенная парниковыми газами, действует как крыша теплицы. Она, с одной стороны, пропускает внутри большую часть солнечного излучения, с другой - почти не пропускает наружу тепло, переизлучаемое Землей.

В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива: нефти, газа, угля и др. (ежегодно более 9 млрд т условного топлива) - концентрация СО 2 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов (хлорфторуглеродов). На 1-1,5 % в год увеличивается содержание метана (выбросы из подземных горных выработок, сжигание биомассы, выделения крупным рогатым скотом и др.). В меньшей степени растет содержание в атмосфере и оксида азота (на 0,3% ежегодно).

Следствием увеличения концентраций этих газов, создающих «парниковый эффект», является рост средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. За последние 100 лет наиболее теплыми были 1980, 1981, 1983, 1987, 2006 и 1988 гг. В 1988 г. среднегодовая температура оказалась на 0,4 °С выше, чем в 1950-1980 гг. Расчеты некоторых ученых показывают, что в 2009 г. она повысится на 1,5 °С по сравнению с 1950- 1980 гг. В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, утверждается, что к 2100 г. температура на Земле станет выше 2-4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь это связано с предполагаемым повышением уровня Мирового океана вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т. д. Моделируя экологические последствия повышения уровня океана всего лишь на 0,5-2,0 м к концу XXIв., ученые установили, что это неизбежно приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетнемерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и к другим неблагоприятным последствиям.

Однако ряд ученых видят в предполагаемом глобальном потеплении климата и положительные экологические последствия.

Повышение концентрации СО 2 в атмосфере и связанное с ним увеличение фотосинтеза, а также увеличение увлажнения климата могут, по их мнению, привести к росту продуктивности как естественных фитоценозов (лесов, лугов, саванн и др.), так и агроценозов (культурных растений, садов, виноградников и др.).

По вопросу о степени влияния парниковых газов на глобальное потепление климата также нет единства во мнениях. Так, в отчете Межправительственной группы экспертов по проблеме изменения климата (1992) отмечается, что наблюдаемое в последнее столетие потепление климата на 0,3-0,6 смогло быть обусловлено преимущественно природной изменчивостью ряда климатических факторов.

В связи с этими данными академик К. Я. Кондратьев (1993) считает, что нет никаких оснований для одностороннего увлечения стереотипом «парникового» потепления и выдвижения задачи по сокращению выбросов парниковых газов как центральной в проблеме предотвращения нежелательных изменений глобального климата.

По его мнению, важнейшим фактором антропогенного воздействия на глобальный климат является деградация биосферы, а следовательно, в первую очередь необходимо заботиться о сохранении биосферы как основного фактора глобальной экологической безопасности. Человек, используя мощность порядка 10 ТВт разрушил или сильно нарушил на 60% суши нормальное функционирование естественных сообществ организмов. В результате из биогенного круговорота веществ изъята значительная их масса, которая ранее затрачивалась биотой на стабилизацию климатических условий. На фоне постоянного сокращения площадей с ненарушенными сообществами деградированная, резко снизившая свою ассимилирующую емкость биосфера становится важнейшим источником повышенного выброса в атмосферу диоксида углерода и других парниковых газов.

На международной конференции в Торонто (Канада) в 1985 г. перед энергетикой всего мира поставлена задача сократить к 2008 г. на 20% промышленные выбросы углерода в атмосферу. На Конференции ООН в Киото (Япония) в 1997 г. правительствами 84 стран мира подписан Киотский протокол, по которому страны должны выбрасывать антропогенный углекислый газ не больше, чем они выбрасывали его в 1990 г. Но очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики - максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.

Нарушение озонового слоя . Озоновый слой (озоносфера) охватывает весь земной шар и располагается на высотах от 10 до 50 км с максимальной концентрацией озона на высоте 20-25 км. Насыщенность атмосферы озоном постоянно меняется в любой части планеты, достигая максимума весной в приполярной области.

Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнаружено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название «озоновой дыры». С тех пор результаты измерений подтверждают повсеместное уменьшение озонового слоя практически на всей планете. Так, например, в России за последние 10 лет концентрация озонового слоя снизилась на 4-6% в зимнее время и на 3% - в летнее.

В настоящее время истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Снижение концентрации озона ослабляет способность атмосферы защищать все живое на Земле от жесткого ультрафиолетового излучения (УФ-радиация). Живые организмы весьма уязвимы для ультрафиолетового излучения, ибо энергии даже одного фотона из этих лучей достаточно, чтобы разрушить химические связи в большинстве органических молекул. Не случайно поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, наблюдается рост заболеваемости людей раком кожи и др. Так, например, по мнению ряда ученых-экологов, к 2030 г. в России при сохранении нынешних темпов истощения озонового слоя заболеют раком кожи дополнительно 6 млн человек. Кроме кожных заболеваний возможно развитие глазных болезней (катаракта и др.), подавление иммунной системы и т. д.

Установлено также, что растения под влиянием сильного ультрафиолетового излучения постепенно теряют свою способность к фотосинтезу, а нарушение жизнедеятельности планктона приводит к разрыву трофических цепей биоты водных экосистем, и т. д.

Наука еще до конца не установила, каковы же основные процессы, нарушающие озонный слой. Предполагается как естественное, так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). Поднимаясь в атмосферу, фреоны разлагаются с выделением оксида хлора, губительно действующего на молекулы озона.

По данным международной экологической организации «Гринпис», основными поставщиками хлорфторуглеродов (фреонов) являются США - 30,85%, Япония - 12,42; Великобритания - 8,62 и Россия - 8,0%. США пробили в озоновом слое «дыру» площадью 7 млн км2, Япония - 3 млн км2, что в семь раз больше, чем площадь самой Японии. В последнее время в США и в ряде западных стран построены заводы по производству новых видов хладореагентов (гидрохлорфторуглеродов) с низким потенциалом разрушения озонового слоя.

Согласно протоколу Монреальской конференции (1987 г.), пересмотренному затем в Лондоне (1991 г.) и Копенгагене (1992 г.), предусматривалось снижение выбросов хлорфторуглеродов к 1998 г. на 50%. В соответствии с Законом РФ «Об охране окружающей среды» (2002) охрана озонового слоя атмосферы от экологически опасных изменений обеспечивается посредством регулирования производства и использования веществ, разрушающих озоновый слой атмосферы, на основе международных договоров Российской Федерации и ее законодатеяъства. В будущем необходимо продолжать решать проблему защиты людей от УФ-радиации, поскольку многие из хлорфторуглеродов могут сохраняться в атмосфере сотни лет. Ряд ученых продолжают настаивать на естественном происхождении «озоновой дыры». Причины ее возникновения одни видят в естественной изменчивости озоносферы, циклической активности Солнца, другие связывают эти процессы с рифтогенезом и дегазацией Земли.

Кислотные дожди . Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, - кислотные дожди. Образуются они при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6). В Баварии (ФРГ) в августе 1981 г. выпадали дожди с образованием 80,

Вода открытых водоемов закисляется. Рыба гибнет

Суммарные мировые антропогенные выбросы двух главных загрязнителей воздуха - виновников подкисления атмосферной влаги - SO 2 и NO 2 составляют ежегодно более 255 млн т (2004 г.). На огромной территории природная среда закисляется, что весьма негативно отражается на состоянии всех экосистем. Выяснилось, что природные экосистемы подвергаются разрушению даже при меньшем уровне загрязнения воздуха, чем тот, который опасен для человека.

Опасность представляют, как правило, не сами кислотные осадки, а протекающие под их влиянием процессы. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только жизненно необходимые растениям питательные вещества, но и токсичные тяжелые и легкие металлы - свинец, кадмий, алюминий и др. Впоследствии они сами или образующиеся токсичные соединения усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям. Например, возрастание в подкисленной воде содержания алюминия всего лишь до 0,2 мг на один литр летально для рыб. Резко сокращается развитие фитопланктона, так как фосфаты, активизирующие этот процесс, соединяются с алюминием и становятся менее доступными для усвоения. Алюминий снижает также прирост древесины. Токсичность тяжелых металлов (кадмия, свинца и др.) проявляется еще в большей степени.

Пятьдесят миллионов гектаров леса в 25 европейских странах страдают от действия сложной смеси загрязняющих веществ, включающей кислотные дожди, озон, токсичные металлы и др. Так, например, гибнут хвойные горные леса в Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных лесов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.

Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к еще более выраженной их деградации как природных экосистем.

Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и на юге Финляндии (табл. 4). Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах, как США, ФРГ и Великобритании, выпадают именно на их территории (рис. 4). Наиболее уязвимы в этих странах озера, так как коренные породы, слагающие их ложе, обычно представлены гранито-гнейсами и гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. Сильно закислены и многие озера на севере США.

Таблица 4 – Закисление озер в мире

Страна	Состояние озер
Канада	Более 14 тыс. озер сильно закислены; каждому седьмому озеру на востоке страны нанесен биологический ущерб
Норвегия	В водоемах общей площадью 13 тыс. км 2 уничтожена рыба и еще на 20 тыс. км2 ~ поражена
Швеция	В 14 тыс. озер уничтожены наиболее чувствительные к уровню кислотности виды; 2200 озер практически безжизненны
Финляндия	8 % озер не обладают способностью к нейтрализации кислоты. Наиболее закисленные озера в южной части страны
США	В стране около 1 тыс. подкисленных озер и 3 тыс. почти кислотных (данные фонда охраны окружающей среды). Исследования АООС в 1984 г. показали, что 522 озера имеют сильную кислотную среду и 964 находятся на грани этого

Закисление озер опасно не только для популяций различных видов рыб (в том числе лососевых, сиговых и др.), но часто влечет за собой постепенную гибель планктона, многочисленных видов водорослей и других его обитателей, Озера становятся практически безжизненными.

В нашей стране площадь значительного закисления от выпадения кислотных осадков достигает несколько десятков миллионов гектаров. Отмечены и частные случаи закисления озер (Карелия и др.). Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос серы и других загрязняющих веществ) и на территории ряда крупных промышленных районов, а также фрагментарно на Воронцов А.П. Рациональное природопользование. Учебное пособие. –М.: Ассоциация авторов и издателей «ТАНДЕМ». Издательство ЭКМОС, 2000. – 498 с. Характеристика предприятия как источник загрязнения атмосферы ОСНОВНЫЕ ВИДЫ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА БИОСФЕРУ ПРОБЛЕМА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА И ПЕРСПЕКТИВЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

2014-06-13

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, негативно влияющих на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное вызвано природными процессами. Сюда относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.; антропогенное– выбросы в атмосферу различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своему объему оно зачастую превосходит природное загрязнение.

В зависимости от масштабов распространения выделяют местное, региональное и глобальное типы загрязнений атмосферы. Первое характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.); при втором в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета; третьесвязано c изменением состояния атмосферы в целом.

По агрегатному состоянию выбросы веществ в атмосферу классифицируются на: газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители воздуха (поллютанты)образуются в процессе производственной и иной деятельности человека; это диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы; на их долю приходится около 98% от общего объема выбросов вредных веществ в атмосферу. Суммарный мировой выброс в атмосферу этих загрязнителей составил в 1990 г. – 401 млн. тонн (в России – 26,2 млн. тонн). Помимо них, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ.

Другой формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком этого являются так называемые термические зоны , например, “остров тепла” в городах, потепление водоемов и т.п.

В целом, если судить по официальным данным за 1999 – 2002 гг., уровень загрязнения атмосферного воздуха в городах России остается высоким, несмотря на значительный спад производства. Это объясняют, прежде всего, увеличением количества автомобилей, в том числе неисправных и подержанных.

В настоящее время в основном загрязняют атмосферный воздух на территории России такие предприятия, как тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др., по производству черной и цветной металлургии, стройматериалов, по нефтедобыче и нефтехимии, автотранспорт.

В развитых промышленных странах Запада, например, основное количество выбросов вредных веществ приходится на автотранспорт (50 – 60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 16 – 20%.

Тепловые электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выбрасывается дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. При переводе установок на жидкое топливо (мазут) снижаются выбросы золы, но практически не уменьшаются выбросы оксидов серы и азота. Наиболее чистым является газовое топливо, которое загрязняет атмосферный воздух в три раза меньше, чем мазут и в пять раз меньше, чем уголь.

Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы – отопительная система жилищ (котельные установки) – выделяет продукты неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу попадает 0,04 тонн твердых частиц, 0,03 тонн оксидов серы и до 0,05 тонн оксида углерода. Заводы цветной металлургии сбрасывают в атмосферу соединения марганца, свинца, фосфора, мышьяка, пары ртути, парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.

Химическое производство. Выбросы предприятий данной отрасли невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее ввиду своей весьма высокой токсичности, разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для всей биоты. Атмосферный воздух загрязняется оксидами серы, соединениями фтора, аммиаком, нитрозными газами (смесь оксидов азота), хлористыми соединениями, сероводородом, неорганической пылью и т. д.

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сотен миллионов автомобилей, которые, сжигая огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняют атмосферный воздух (особенно крупных городов). Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (в большей степени карбюраторных) содержат такие токсичные соединения, как бенз(а)пирен, альдегиды, оксиды азота и углерода и соединения свинца (в случае применения этилированного бензина). Правильная регулировка топливной системы автомобилей позволяет снизить количество вредных веществ в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы (каталитические дожигатели) –уменьшить токсичность выхлопных газов в 6 и более раз.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха происходит также при добыче и переработке сырья на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т.д.

Рассмотрим основные источники загрязнения атмосферы. В настоящее время выделяют две большие группы: антропогенные и естественные. Для каждой из них характерны свои отличительные особенности и характеристики.

Природные виды

Естественные источники загрязнения атмосферы - это те группы, которые обладают растительной, минеральной или микробиологической природой. Что можно привести в качестве примера? Это пыльца растений, экскременты животных, пыль, продукты извержения вулканов. Влиять на данные источники загрязнения атмосферы у человека нет возможности. Единственное, что в силах человечества, использовать оптимальные методы для снижения негативного воздействия от них на здоровье населения.

Искусственные виды

Антропогенные источники загрязнения атмосферы - это продукты жизнедеятельности человека, попадающие в земную атмосферу. Существует их подразделение на несколько групп, каждая из которых заслуживает детального рассмотрения и изучения.

Транспортные загрязнители

Из-за существенного ухудшения экологической ситуации на нашей планете, необходимо искать альтернативные источники энергии, при сгорании которых не будут выделяться в большом количестве оксиды углерода. Автомобиль - источник загрязнения атмосферы. По результатам социологических исследований выяснено, что в некоторых странах на одну семью приходится 1-2 транспортных средства. Миллионы транспортных средств сегодня передвигаются по улицам крупных городов, а в воздухе возрастает содержание ядовитых выхлопных газов. В российских городах автомобильные выбросы СО/СН в атмосферу давно уже превысили выбросы от работы огромных производственных цехов. Суммарная мощность автомобильных двигателей в нашей стране намного выше установленной мощности всех тепловых электростанций страны. Такие источники загрязнения атмосферы воздуха - серьезная опасность для здоровья населения.

В составе автомобильных выхлопных газов есть множество разных веществ. В них содержатся углеводороды — не сгоревшие или не полностью сгоревшие части топлива, количество которых существенно увеличивается при работе двигателя на малых оборотах.

Серьезную опасность представляют и те промежутки времени, когда автомобиль начинает резко трогаться с места. При нажатии водителем на педаль газа, в атмосферу выделяется в десять раз больше несгоревших химических соединений, чем в процессе деятельности двигателя в стандартном режиме.

Эти искусственные источники загрязнения атмосферы негативно действуют на психическое состояние человека.

Вред от бензинового двигателя

Это особый вид поршневого двигателя внутреннего сгорания, в котором процесс воспламенения воздушной и топливной смеси в цилиндрах происходит в принудительном порядке при помощи электрической искры. В бензиновых двигателях в качестве топлива применяется бензин.

Источником загрязнения атмосферы являются углеводороды, входящие в состав данного вида топлива.

Четырехтактный двигатель — это поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два полных оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня, именуемых тактами.

Состав выхлопных газов

Рассмотрим подробнее эти источники загрязнения атмосферы. В выхлопных газах двигателя, функционирующего на качественном бензине, содержится около 2,7 % оксида углерода. В случае понижения скорости, такой показатель увеличивается до 3,9 %, а на малых оборотах он достигает 6,9 %. Угарный газ при образовании химических соединений с гемоглобином крови, негативно воздействует на процесс перенос кислорода в разные ткани организма. В составе выхлопных газов присутствуют альдегиды, которые обладают неприятным резким запахом, вызывающих аллергическую реакцию.

Серьезным источником загрязнения атмосферы являются непредельные углеводороды этиленового ряда: гексены, пентены. Эти органические соединения, содержащиеся в выхлопных газах, угнетают центральную нервную систему человека, вызывают приступы агрессии и раздражительности.

Максимальное количество различных смол и сажи образуется в том случае, если в работающем бензиновом двигателе есть серьезные неисправности.

Эти источники загрязнения атмосферы особенно опасны в тот момент, когда водитель, увеличивает работу бензинового двигателя, снижая при этом соотношение воздуха и горючего, пытаясь создать «богатую бензиновую смесь». В таких ситуациях за транспортным средством тянется хвост из дыма, в котором находится существенное количество полициклические углеводороды, например, бензапирен.

Если естественные источники загрязнения атмосферы появляются периодически, то выхлопные газы оказывают постоянное негативное действие на Землю, планомерно разрушая ее атмосферу.

Воздействие СО/СН на атмосферу и здоровье человека

Мы уже определили некоторые источники и последствия. Загрязнение атмосферы приводит к уничтожению зеленых растений, появлению множества генетических болезней. Всему виной выхлопные газы. Остановимся на данном вопросе подробнее.

Ученым удалось выяснить, что при попадании существенного количества выхлопных газов в земную атмосферу, возникают серьезные проблемы с развитием плода в утробе матери, причем и на поздних, и на ранних сроках беременности.

При расположении населенных пунктов вблизи крупных автомобильных трасс, по которым передвигаются транспортные средства с бензиновыми двигателями, у женщин часто рождаются малыши с серьезными отклонениями здоровья.

Американские ученые в ходе исследований выяснили, что выхлопные газы наносят значительный ущерб нейронам, которые воздействуют на функционирование головного мозга, вызывают снижение памяти. Они приводят и к воспалению, которое связано с преждевременным старением и развитием болезни Альцгеймера. Частицы несгоревших углеводородов в выхлопных газах малы по размерам, поэтому они не улавливаются системой фильтрации автомобилей. К сожалению, ученым пока не удалось найти эффективный способ защиты населения от негативного воздействия продуктов сгорания бензинового топлива.

Альтернативные варианты двигателей

Так как основные источники загрязнения атмосферы, рассмотренные выше, являются серьезной угрозой для человечества, ученые долгое время работали над созданием электрического двигателя, не предполагающего использования бензина в процессе своего функционирования. Электрический двигатель представляет собой установку, в которой происходит превращение электрической энергии механическую работу, а также наблюдается выделение тепла. Состоит такая система из двух частей: неподвижного статора, вращающегося ротора.

Многие инженеры именуют электрические двигатели транспортом с нулевым выбросом в атмосферу углекислого газа. Его коэффициент полезного действия достигает 95 % (у бензинового данный показатель не превышает 60 %). Среди преимуществ электрического двигателя выделим незначительные расходы на обслуживание, эксплуатацию таких транспортных средств.

Проанализировав, каковы источники загрязнения атмосферы, как они связаны с составом топлива, можно сделать вывод, что электромобили - оптимальный вариант для экологии.

Нет необходимости ставить в них механические тормоза, а ведь именно при остановке транспортного средства, в атмосферу выделяется значительное количество выхлопных газов.

Экологические аспекты электрического двигателя

При производстве аккумуляторных батарей используют определенные химикаты для их обработки. Например, такие химические источники загрязнения атмосферы, как гексафторид (SF6) в 20 000 раз опаснее для глобального потепления климата, чем углекислый газ. Но данное вещество, применяемое в электрических двигателях, по объему существенно меньше, а потому, электрические двигатели по праву можно считать экологически безопасными видами.

Чтобы понять, какова разница между бензиновыми машинами и электромобилями, проведем сравнительные вычисления.

Так как главные источники загрязнения атмосферы связаны с бензиновым транспортом, предположим, что для передвижения машины на 64 километра необходимо 3,785 литра жидкого топлива. Для прохождения такого пути машиной с электрическим двигателем, потребуется 10 кВт*ч энергии. В процессе сгорания 3,785 л бензина, в земную атмосферу выделяется 8,887 грамма углекислого газа. В ходе выработки альтернативных 10 кВт * ч электрической энергии, включая процесс добычи, производства, передачу и сжигание, образуется 900 г CO 2 для гидроэлектростанций, 550 г для солнечных станций, 150 г для атомной энергетики.

Электромобили не оказывают негативного воздействия на нервную систему человека, не мешают живым организмам полноценно дышать, радоваться чистому воздуху.

При продумывании технологий переработки использованных электрических батарей, такие типы двигателей станут оптимальным вариантом для улучшения экологической ситуации на Земле.

Производственные выбросы

Анализируя основные источники загрязнения атмосферы, необходимо остановиться и на разнообразных технологических процессах, необходимых для обеспечения населения химическими средствами, одеждой, продуктами питания, бытовыми приборами, тепловой энергией. В настоящее время доля промышленных выбросов в атмосферу снижается, так как на крупных предприятиях устанавливаются эффективные газоулавливающие установки. В нашей стране промышленные выбросы в атмосферу регулируются на законодательной основе, что также способствует снижению вредных химических выбросов.

Бытовые загрязнители

В эту группу включают соединения, которые формируются при переработке разнообразных бытовых отходов, а также попадают в земную атмосферу в процессах сгорания. Их доля в объеме намного меньше выбросов от транспорта, функционирования промышленных предприятий.

Варианты классификации

Если школьникам предлагается вопрос: «Назовите источники загрязнения атмосферы», они, отвечая на него, пользуются подразделением таких веществ на несколько групп. Рассмотрим некоторые из критериев, используемых для подобной классификации:

По составу. Выделяют механические примеси, такие как пыль, получаемую в процессе сгорания твердотопливных соединений, изготовлении цемента. Сюда же включается сажа, компоненты шин, трущихся о дорожное покрытие.
Химические загрязнители, находящиеся в газообразном либо твердом состоянии, способствуют протеканию процессов, продукты которых негативно воздействуют на атмосферу. Среди них: аммиак, оксиды азота, диоксид серы, альдегиды, кетоны.
К радиоактивным источникам относят изотопы и радиацию.
Биологические загрязнители воздушной оболочки - это грибковые, микробные, вирусные организмы.

Заключение

В настоящее время земная атмосфера подвергается атакам со стороны разнообразных загрязнителей. По своей природе они могут быть естественного, искусственного происхождения. Остановимся на процессах, связанных с извержением вулканов. В земных недрах осуществляются процессы, результатом которых становится образование разнообразных соединений органической и неорганической природы.

Во время извержения вулкана, помимо пыли и иных твердых компонентов, в атмосферу попадает множество соединений: сероводород, оксиды серы, сульфаты. Эти загрязнители не предсказуемы, а потому, человек не может воздействовать на них.

В последнее время вопросам, касающимся снижения негативных выбросов в земную атмосферу, уделяется особое внимание во всем мире. Существует множество международных организаций, основной целью деятельности которых является поиск оптимальных методов и средств защиты флоры и фауны от химических, промышленных, естественных загрязнений.

Среди тех эффективных мер, которые позитивно отражаются на снижении выбросов угарного газа, соединений серы, азота, можно назвать постепенный переход на качественное топливо, а также частичный отказ от бензиновых двигателей. Многие крупные автомобильные концерны разрабатывают электрические и водородные двигатели, при работе которых не выделяются в атмосферу вредные химические вещества.

Здравствуйте, мои дорогие школьники! Приветствую вас на страницах блога «ШколаЛа».

Сегодня в рубрике «Проекты» важная тема, посвящённая проблеме современности. Загрязнение воздуха – глобальный вопрос, с которым пришлось столкнуться человечеству. Кто виноват в том, что за последние 200 лет уровень концентрации вредных веществ возрос на 30 процентов, а загрязнение окружающей среды привело к нарушению экологии и изменению климата на планете? Можно ли остановить этот процесс и как защитить нашу Землю?

Будем разбираться.

План урока:

Почему и от чего загрязняется атмосфера?

Загрязнение атмосферного воздуха – попадание в него химических, физических и биологических веществ, которые оказывают влияние на качество атмосферы. Это основная причина изменения естественного состояния окружающей среды. Происходит загрязнение воздуха из-за природных процессов, но больше всего в результате деятельности человека. Поэтому источники вредных выбросов делят на:

естественные, исходящие от самой природы, и
искусственные, порождаемые человеком.

У природных источников минеральное или растительное происхождение.

Вулканы

При их извержении в воздух выбрасывается огромное количество газов, твёрдых частиц и пепла, водные пары и пыль, которые держатся в атмосферных слоях на протяжении нескольких лет.

Факты. В 1883 году при извержении вулкана Кракатау в воздух поднялась чёрная туча высотой 27 километров, на 80 километров ввысь было выброшено 150 миллиардов пыли и пепла. Газы, песок и пыль развеялись на расстояние в 827000 километров.

Лесные и торфяные пожары

Дым от горения лесов загрязняет атмосферный воздух и распространяется на большие площади. Гарь от торфяников наполняет воздух мелкими взвешенными частицами.

Факты. В 2010 году по причине торфяных пожаров в столице России сложилась чрезвычайная экологическая ситуация. Предельно допустимые нормы загрязняющих веществ были превышены в десятки раз. Жители Москвы из-за смога не могли свободно дышать и пользовались респираторами и противогазами. Многие были вынуждены покинуть город.

Пыльные бури

Они бывают при сильном ветре, который поднимает с земли и переносит на далёкие расстояния обломки горных пород. Смерчи и ураганы засоряют атмосферный воздух тоннами пыли.

Факты. В 1928 году в Украине мощный ветер поднял вверх 15 миллионов тонн чернозёма и перенёс его на высоте 750 метров на запад. Слой земли осел в Прикарпатье, Румынию и Польшуна площади 6 миллионов квадратных километров.

Искусственные загрязнители атмосферного воздуха – наиболее опасные. Они могут быть твёрдые, жидкие и газообразные.

Бытовые отходы

Появляются при сжигании топлива в помещениях, например, при приготовлении пищи, дым от печного отопления, а также то, что осталось от потребления человеком, проще говоря, бытового мусора.

Производственные

Получаются в результате работы промышленности и представляют собой выбросы от технологических процессов. Особо опасными из них являются радиоактивные вещества, источниками которых служат взрывы атомных бомб, работа предприятий, где используются радиоактивные компоненты, атомные станции и реакторы.

Транспортные

Источниками таких загрязнителей являются автомобили, воздушные и морские суда, поезда.

Факты. В 1900 году в мире было всего 11 тысяч автомобилей, в 1950 их стало 48 миллионов, к 1980 годуколичество увеличилось до 330 миллионов, а сегодня их насчитывается порядка 500 миллионов. В отработанных машинами газах содержится примерно 280 вредных для атмосферного воздуха компонентов.

Чем загрязняется воздух?

Учёные выделили основные загрязнители атмосферного воздуха, которые больше всего негативно влияют на здоровье человека.

Оксид углерода

Газ без цвета и запаха, который ещё называется «угарный». Он образуется при неполном сгорании топлива при нехватке кислорода и низкой температуре окружающей среды. При попадании в организм человека он блокирует поступление кислорода в кровь. Это одна из причин частых отравлений человека, приводящая к потере сознания и смерти.

Углекислый газ

Выделяемый нами при дыхании газ не имеет цвета, но у него кисловатый запах. Его избыточное содержание в воздухе, которым мы дышим, приводит к головным болям, депрессии и слабости.

Диоксид серы

Бесцветный газ с резким запахом, получается при горении серосодержащего топлива, например, угля. Долгое воздействие его на человека приводит к потере вкуса, затруднению дыхания, нарушению работы сердца и отёку лёгких.

Оксиды азота

Образуются при горении, например, при работе автомобилей и теплостанций, а также получаются в процессе деятельности предприятий, которые производят азотные удобрения, кислоту и красители. Превышение допустимых норм этого газа может приводить к заболеваниям дыхательных путей и органов зрения.

Озон

Считается наиболее токсичным из всех газообразных загрязнителей. Он образуется от фотохимических процессов и содержится в выбросах промышленности, транспорта и химических растворителях. Длительное воздействие озона на человека приводит к болезням лёгких.

Свинец

Токсичный серебристый металл применяется для производства красок, в типографии и при изготовлении боеприпасов. Основным источником свинца служат выхлопные газы. Накопление свинца в организме приводит к нарушению умственной деятельности, влияет на печень, почки и костную систему.

Факты. Россия занимает прочные позиции среди стран с плохой экологией. Лишь в 15 городах атмосферный воздух соответствует установленным нормам. 125 российских городов фиксируют превышение уровня концентрации вредных веществ в 5-10 раз. Среди самых загрязнённых городов Магнитогорск, Череповец, Челябинск, есть здесь и Москва, и Санкт-Петербург, а вот Норильск стоит в одном ряду с мировыми грязнушками Мехико, Каиром и Лос-Анжелесом. Основной источник загрязнения в России – промышленность.

Как помочь природе?

Деятельность человека приводит к непоправимым последствиям для жизни планеты. Ежегодно в воздух поступаетдо 20 миллиардов тонн углекислого газа. А он относится к парниковым. Повышение количества парниковых газов и аэрозолей разогревает нижний слой атмосферы и влечёт за собой изменение температуры в Мировом океане, нарушает циркуляцию.

Повышение температуры может привести к таянию льдов, что поднимет уровень воды и постепенно покроет небольшие участки суши. Из-за смещения климатических зон возможны наводнения, засухи и пыльные бури. В числе экологических последствий – кислотные дожди, которые получаются из-за выбросов кислотных оксидов.

Факты. Самый чистый воздух сегодня на Синайском полуострове в Египте. В списке благоприятных районов Антарктида, Чилийская Патагония, бразильский город Наталь. А вот в Китае атмосферным воздухом дышать с каждым годом всё труднее. Большие города утопают в смоге. Среди грязных стран Пакистан, Иран, Индия и Катар. Когда-то в Японии было плохо с чистым воздухом, и в 70-х годах там появились кислородные бары, где можно было подышать чистым кислородом. А вот в грязные города Китая возят чистый канадский горный воздух в баллонах по 7,7 литра. Стоит частичка свежести 15 долларов и хватает её на 15 вдохов.

Охрана окружающей среды включает в себя меры по защите природы.

Использование экологических видов энергии — солнечной, ветровой и геотермальной.
Озеленение. Все растения активно поглощают углекислый газ, выделяя обратно кислород. Некоторые комнатные цветы, например, герань, фикус и аспарагус являются биологическими фильтрами, поглощая частицы тяжёлых металлов и токсины.
Регулирование выхлопов. Для этого устанавливают специальное оборудование в механизмы машин и разрабатывают экологически чистое топливо. Кроме того, машиностроение постепенно переходит на электромобили.
Защитные фильтры. Для очистки выпускаемых в воздух отходов от деятельности промышленности на предприятиях устанавливаются современные очистные системы.
Юридические документы. Принимаемые международными организациями документы регулируют вредные выбросы в процессе деятельности предприятий. Уплачиваемые организациями деньги идут на мероприятия по преодолению последствий глобального потепления.

Если на природные явления мы можем оказать лишь небольшое влияние, то снизить воздействие человека на загрязнение окружающей среды – наша с вами прямая обязанность. Давайте будем беречь природу и постараемся не допустить того, что вы увидете на видео ниже.

Надеюсь, информация оказалась для вас полезной. А также рекомендую заглянуть еще и , чтобы узнать, когда отмечается Всемирный день охраны окружающей среды.

На этом с вами прощаюсь. До новых встреч на интересных проектах.

Евгения Климкович.