Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями. Глобальная экологическая проблема, приводящая к кислородному голоданию природы

Промышленные предприятия как источники загрязнения окружающей среды

Загрязняют окружающую природную среду промышленные отходы предприятий металлургической, химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслей промышленности, которые выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, сернистых и других вредных газов, выделяющихся при различных технологических производственных процессах. Эти предприятия загрязняют водоемы и подземные воды, оказывают влияние на растительный и животный мир. Чем же характеризуются указанные отрасли промышленности с точки зрения охраны окружающей природной среды? Черная и цветная металлургия являются самыми загрязняющими производствами и занимают первое место по выбросам отравляющих веществ. На долю металлургии приходится около 40% общероссийских валовых выбросов вредных веществ, в том числе по твердым веществам около 26% и по газообразным около 34%. Предприятия черной металлургии являются основными загрязнителями окружающей среды в тех городах и регионах, в которых они расположены. Выброс пыли в расчете на 1 т полученного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа - 2,7 кг и марганца - 0,6... 0,1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу выбрасываются соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, а также пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Допустимая норма выброса сернистого газа при агломерации руды 190 кг на 1 т руды. На предприятиях отрасли продолжает оставаться большой объем сбрасывания в водоемы загрязненных сточных вод, имеющих в своем составе химические вещества: сульфаты, хлориды, соединения железа, тяжелые металлы. Эти сбросы настолько велики, что превращают реки и водоемы в местах их расположения в «чрезвычайно грязные». Предприятия черной металлургии сбрасывают 12% загрязненных сточных вод, что составляет более четверти всех токсичных отходов российской промышленности. Объем сброса загрязненных вод вырос по сравнению с прошлыми годами на 8%. Крупнейшими отраслевыми источниками загрязнения водных ресурсов стали Новолипецкий, Магнитогорский, Златоустовский, Саткинский металлургические комбинаты. Предприятия черной металлургии воздействуют на состояние подземных вод через фильтрующие накопители. Так, Новолипецкий металлургический комбинат стал источником загрязнения подземных вод родонидами (до 957 ПДК), цианидами (до 308 ПДК), нефтепродуктами и фенолами. Следует также отметить, что эта отрасль производства является источником загрязнения почвы. По данным аэрокосмической съемки, зона загрязнения почвенного покрова прослеживается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения. Основными причинами значительных выбросов и сбросов загрязнителей, как объясняют специалисты, является неполная оснащенность предприятий очистными установками или их нерабочее состояние (по разным причинам). Только половина сточных вод очищается до нормы, а обезвреживание газообразных веществ составляет всего около 60% от общего выброса. На предприятиях цветной металлургии, несмотря на спад производства, сокращения вредных загрязняющих окружающую среду веществ не произошло. Как отмечено выше, цветная металлургия продолжает оставаться лидером загрязнения природы в России. Достаточно отметить только концерн «Норильский никель» - основной поставщик цветных и драгоценных металлов, который наряду с производством металла поставляет в атмосферу около 12% валового сброса загрязняющих веществ всей промышленности России. Кроме того, действуют предприятия «Южуралникель» (Орск); Среднеуральский медеплавильный завод (Ревда); Ачинский глиноземный комбинат (Ачинск); Красноярский алюминиевый завод; Медногорский медно-серный комбинат. Загрязнение атмосферы этими предприятиями характеризуется в основном выбросами S02 (более 80% суммарного выброса в атмосферу), СО (10,5%) и пыли (10,45%). Выбросы в атмосферу оказывают влияние на формирование потоков химических веществ на большие расстояния. На предприятиях цветной металлургии велики объемы сточных вод, которые загрязнены минеральными веществами, фторо-реагентами, содержащими цианиды, нефтепродукты, ксантоге-наты, солями тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, никеля), а также мышьяком, фтором, сурьмой, сульфатами, хлоридами и др. В почвенном покрове, где расположены предприятия, обнаружены тяжелые металлы, превышающие ПДК в 2... 5 раз и более. Например, вокруг Рудной Пристани (Приморский край), где расположен свинцовый завод, в почвах радиусом 5 км наблюдается загрязнение свинцом - 300 ПДК и марганцом - 2 ПДК. Нет никакой надобности приводить примеры других городов. А теперь поставим вопрос, какова зона загрязнения воздушного бассейна и земной поверхности от центра выбросов загрязнителей. Приведем впечатляющий пример исследований, выполненный Экологическим фондом России о степени влияния загрязненности предприятиями цветной металлургии на экосистемы. На рис. 2.3 показаны зоны разрушенных экосистем от центра вредных выбросов. Как видно из рисунка, конфигурация поля загрязнения близка к круговой; она может быть в виде эллипса и других геометрических фигур в зависимости от розы ветров. По полученному (экспериментальным путем) интегральному коэффициенту сохранности (ИКС,%) установлены следующие зоны нарушения экосистем: - полное разрушение экосистем (техногенная пустошь); - сильное разрушение экосистемы. Средняя продолжительность жизни хвои (хвойного леса) 1...3 года вместо 11... 13 лет. Возобновление хвойного леса отсутствует; - частичное нарушение экосистем. Выпадение сульфат-иона в течение суток равняется 3...7 кг/км2, цветных металлов - десятки граммов на 1 км2. Возобновление жизни хвойного леса очень слабое; - начальная стадия разрушения экосистем. Максимальные концентрации S02 составляют 0,4...0,5 кг/км2. Концентрации цветных металлов превышают фоновые значения; - начальная стадия деградации экосистем. Видимых признаков поражения растительности почти нет, однако в хвое елей наблюдается фоновое состояние тяжелыми металлами, превышающее норму в 5... 10 раз.

Рис. 2.3. Сохранность экосистем в зависимости от расстояния до центра вредных выбросов Исследования показывают, что в результате бесконтрольной деятельности металлургического завода практически разрушена природная среда на больших площадях. Уничтожены и повреждены леса на площади около 15 тыс. га, а признаки начальной стадии разрушения лесных экосистем были зафиксированы на 400 тыс. га. Проведенный анализ загрязненности этой территории позволил установить скорость разрушения экосистемы, которая составила 1... 1,5 км/год. Что же будет дальше при таких показателях? Вся живая природа на расстоянии до 30 км от завода (по розе ветров) может полностью деградировать в течение 20...25 лет. Тяжелые металлы оказывают вредное влияние не только на водоемы, но и на обычные грибы, ягоды и другие растения, токсичность которых достигает 25 ПДК, и они становятся совершенно не пригодными для употребления в пищу. Загрязнение водоемов, находящихся рядом с заводом, составляет более 100 ПДК. В жилых районах города концентрация S02, оксидов азота и тяжелых металлов превышает предельно допустимый уровень в 2... 4 раза. Отсюда заболеваемость населения болезнями эндокринной системы, крови, органов чувств и кожи. Любопытен и такой факт. В окрестностях завода первая колония кротов обнаружена на расстоянии 16 км от центра выбросов, отловы полевок имели место не ближе 7... 8 км. Причем на этих расстояниях животные не обитают постоянно, а лишь заходят временно. Это означает, что биогеоценоз при увеличении антропогенной нагрузки как бы упрощается в первую очередь за счет выпадения или резкого сокращения консументов. Таким образом кругооборот углерода (и других элементов) становится двухчленным: продуценты - редуценты. На предприятиях химической и нефтехимиче-ской промышленностей уже сам характер сырья говорит об их негативном воздействии на окружающую среду, поскольку речь идет о производстве пластмасс, синтетических красителей, синтетического каучука, технического углерода. По данным доклада, в атмосферу только в 2000 г. этими отраслями было выброшено более 427 тыс. т загрязненных веществ, а объем токсичных отходов увеличился и составил более 13 млн т. Это 11% от объема токсичных отходов, образовавшихся за год в промышленности России. Предприятия химической и нефтехимической промышленности выбрасывают разнообразные отравляющие вещества (СО, S02, твердые вещества, оксиды азота), большинство из которых опасны для организма человека. Это сказывается на гидрохимическом состоянии водных объектов. Так, например, воды реки Белая (выше г. Стерлитамак, Башкирия) относятся к III классу вредности (или просто грязные). Практически то же самое происходит и с водами реки Оки после сбросов заводами г. Дзержинска (Нижегородская обл.), в которых содержатся элементы метанола, цианида, формальдегида. Таких примеров можно привести множество. Загрязняют не только поверхностные воды, но и подземные, что делает невозможным использование водоносных горизонтов для питьевого водоснабжения. Загрязнения подземных вод тяжелыми металлами, метанолом, фенолом превышают ПДК до сотен тысяч раз. Вокруг предприятий химической промышленности (точнее городов) загрязняется и почва, как правило, в радиусе до 5...6 км. Из 2,9 км3 сточных вод на долю загрязненных приходится около 80%, что говорит о крайне неэффективной работе очистных сооружений. В состав сточных вод входят сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нефтепродукты, а также специфические вещества, такие как формальдегид, метанол, бензол, сероводород, сероуглерод, соединения тяжелых металлов, ртуть, мышьяк и др. Промышленность строительных материалов охватывает широкий спектр предприятий не только цементных заводов, но и заводов по изготовлению железобетонных изделий, различных керамических и полимерных изделий, заводов по производству асфальтобитумной смеси, бетона и раствора. Технологические процессы этих производств связаны в основном с измельчением и термической обработкой шихт (на цементных заводах), разгрузкой цемента и приготовлением полуфабрикатов. В процессе получения изделий и материалов в атмосферный воздух поступает пыль, различные газы, а в канализационные сети - неочищенные сточные воды. Эксплуатируемые в настоящее время в России асфальтосмесительные установки разной мощности выбрасывают в атмосферу от 70 до 300 т взвешенных химических веществ в год. Установки выбрасывают в воздух канцерогенные вещества. Очистное оборудование, по данным доклада об охране окружающей среды, ни на одной из них не работает либо не удовлетворяет техническому состоянию.

Миллионы лет в атмосферу поступал дым и загрязняющие вещества в результате извержения вулканов. При этом биосфера сама справлялась с таким гигантским загрязнением. Даже когда человек научился добывать огонь, это хрупкая оболочка длительное время сохраняла качество воздуха. Так продолжалось до эпохи промышленной революции.

Крупнейшие города любой страны - это, как правило, крупные промышленные центры, в которых сосредоточены десятки и сотни промышленных предприятий различных отраслей. Предприятия химической, металлургической и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу пыль, сернистые и другие вредные газы, выделяющиеся при различных технологических процессах.

Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Загрязнение воздуха пылью при коксовании углей сопряжено с подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи, с выгрузкой кокса в тушильные вагоны и с мокрым тушением кокса. Мокрое тушение кокса сопровождается также с выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

Цветная металлургия. При получении металлического алюминия путем электролиза с отходящими газами от электролизных ванн в атмосферный воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений.

Воздушные выбросы предприятий нефтедобывающей и нефтехимической промышленности содержит большое количество углеводородов, сероводородов и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования.

Производство цемента и строительных материалов может являться источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основными технологическими процессами этих производств являются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, что связано с выбросами пыли в атмосферный воздух.

К химической промышленности относится большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов весьма разнообразен. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород, сероуглерод, хлористые и фтористые соединения. Из всех видов химических производств наибольшее загрязнение дают те, где изготавливаются или используются лаки и краски. Это связано с тем, что лаки и краски часто изготавливают на основе алкидных и иных полимерных материалов, а также нитролаков, обычно они содержат большой процент растворителя. Выбросы антропогенных органических веществ, в производствах, связанных с применением лаков и красок составляет 350 тыс. т в год, остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. т год.

В середине XX века крупные города оказались в условиях интенсивного загрязнения воздуха. Естественная циркуляция часто не справлялась с очищением атмосферы и, как следствие, возрастала заболеваемость населения острыми респираторными заболеваниями (типа астмы, эмфиземы).

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только человеческому здоровью, но и наносит большой ущерб природным экосистемам, например лесам. Так называемые кислотные дожди, вызванные главным образом диоксидом серы и оксидами азота, поражают огромные участки таежного леса. Только на территории России общая площадь, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн. га. Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах.

Загрязнение воздуха наносит большой ущерб и экономике. Ядовитые вещества в воздухе отравляют домашний скот, обесцвечивают краску на стенах домов и корпусах автомашин.

Какой же выход? Он есть. Надо искать такие пути развития промышленности и достижения чистоты атмосферы, которые не исключали бы друг друга и не вызывали роста расходов на очистные сооружения. Один из таких путей - переход к принципиально новой технологии производства, к комплексному использованию сырья. Заводы и фабрики, основанные на технологии без отходов - индустрия будущего. Оренбургское газовое месторождение стало давать попутную продукцию - сотни тысяч тонн серы. На Кировоканском химическом заводе имени Мясника прекращен выброс в атмосферу ртутных газов. Они вторично введены в технологический цикл как дешевое сырье для производства аммиака и карбамида. Вместе с ними в воздушный бассейн уже не попадает вреднейшее вещество - двуокись углерода, составляющая 60% всех выбросов завода. Предприятия комплексного использования сырья дают обществу огромную выгоду: резко повышает эффективность капитальных вложений и столь же резко снижаются затраты на строительство дорогостоящих очистных сооружений. Ведь полная переработка сырья на одном предприятии всегда дешевле, чем получение тех же продуктов на разных. А безотходная технология устраняет опасность загрязнения воздуха.

Высокие дымовые трубы - типичный атрибут картины современного промышленного центра. У дымовой трубы два назначения: первое - создавать тягу и тем самым заставлять воздух - обязательный участник процесса горения - в нужном количестве и с должной скоростью входить в топку; второе - отводить продукты горения - вредные газы и имеющиеся в дыме твердые частицы - в верхние слои атмосферы. Благодаря непрерывному, турбулентному движению вредные газы и твердые частицы уносятся далеко от источника их возникновения и рассеиваются. Для рассеивания сернистого ангидрида, содержащегося в дымовых газах тепловых электростанций, в настоящее время сооружаются трубы высотой 180, 250 и 320 метров. Дымовая труба высотой 100 метров рассеивает мельчайшие вредные вещества в окружности радиусом 20 км до концентрации безвредной для человека. Труба высотой 250 м увеличивает радиус рассеивания до 75 км. В ближайшем окружении трубы создается так называемая теневая зона, в которую совсем не попадают вредные вещества.

Загрязнение атмосферы Атмосфера представляет собой воздушную оболочку Земли. Под качеством атмосферы понимают совокупность ее свойств, определяющих степень воздействия физических, химических и биологических факторов на людей, растительный и животный мир, а также на материалы, конструкции и окружающую среду в целом. Под загрязнением атмосферы понимают привнесение в нее примесей, которые не содержатся в природном воздухе или изменяют соотношение между ингредиентами природного состава воздуха. Численность населения Земли и темпы его роста являются предопределяющими факторами повышения интенсивности за-грязнения всех геосфер Земли, в том числе и атмосферы, так как с их увеличением возрастают объемы и темпы всего того, что добывается, производится, потребляется и отправляется в отходы. Основные загрязнители атмосферного воздуха: Оксид углерода Оксиды азота Диоксид серы Углеводороды Альдегиды Тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr) Аммиак Атмосферная пыль

Примеси Окись углерода (СО) – бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием «угарный газ». Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При этом 65% от всех выбросов приходится на транспорт, 21% - на мелких потребителей и бытовой сектор, а 14% - на промышленность. При вдыхании угарный газ за счёт имеющейся в его молекуле двойной связи образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и тем самым блокирует поступление кислорода в кровь. Двуокись углерода (СО2) – или углекислый газ, - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов.

Примеси Наибольшее загрязнение атмосферы наблюдается в городах, где обычные загрязнители -- это пыль, сернистый газ, оксид углерода, диоксид азота, сероводород и др. В некоторых городах в связи с особенностями промышленного производства в воздухе содержатся специфические вредные вещества, такие, как серная и соляная кислота, стирол, бензапирен, сажа, марганец, хром, свинец, метилметакрилат. Всего в городах насчитывается несколько сотен различных загрязнителей воздуха.

Примеси Двуокись серы (SO2) (диоксид серы, сернистый ангидрид) - бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он, в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Общемировой выброс SO2 оценивается в 190 млн. тонн в год. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем – к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания. Окислы азота (оксид и диоксид азота) – газообразные вещества: монооксид азота NO и диоксид азота NO2 объединяются одной общей формулой NOх. При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн. тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу окислов азота на транспорт приходится 55%, на энергетику – 28%, на промышленные предприятия – 14%, на мелких потребителей и бытовой сектор – 3%.

Примеси Озон (О3) – газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений. Углеводороды – химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, примышленных растворителях и т.д. Свинец (Pb) – серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т.п. около 60%мировой добычи свинца, ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80%) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин. Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяются на следующие 4 класса: механическая пыль – образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса; возгоны – образуются в результате объёмной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат; летучая зола – содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении; промышленная сажа – входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов. Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн. тонн в год.

Загрязнение атмосферы Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жидкие и твердые частицы - аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (размеры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперс- ной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсный туман (3-10 мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Аэрозоли чаще полидисперсные, т.е. содержат частицы различного размера. Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках. К постоянным источникам аэрозольного загрязнения относятся промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образующихся при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн т/г. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. К опасным факторам антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества атмосферы, следует отнести ее загрязнение радиоактивной пылью. Время пребывания мелких частиц в нижнем слое тропосферы составляет в среднем несколько суток, а в верхнем суток. Что касается частиц, попавших в стратосферу, то они могут находиться в ней до года, а иногда и больше.

Загрязнение атмосферы Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и другие заводы. Аэро- зольные частицы от этих источников отличаются большим химическим разнообразием. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды ме- таллов: 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.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0, мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них. Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний. В декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия) отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей заболели, а 60 человек скончались - это более чем в 10 раз выше средней смертности. В январе 1931 г. в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек. Широкую известность получили случаи сильного загрязнения атмосферы Лондона, сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В 1873 г. в Лондоне было отмечено 268 непредвиденных смертей. Сильное задымление в сочетании с туманом в период с 5 по 8 декабря 1852 г. привело к гибели более 4000 жителей Большого Лондона. В январе 1956 г. около 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких или сердечно-сосудистыми заболеваниями.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА Оксиды азота и некоторые другие вещества Оксиды азота (прежде всего, ядовиты диоксид азота NO2), соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами (среди наибольшей реакционной способностью обладают олеофины), образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О3), перекись водорода (Н 2О2), диоксид азота. Эти окислители основные составляющие фотохимического смога, повторяемость которого велика в сильно загрязненных городах, расположенных в низких широтах северного и южного полушария (Лос- Анджелес, в котором около 200 дней в году отмечается смог, Чикаго, Нью-Йорк и другие города США; ряд городов Японии, Турции, Франции, Испании, Италии, Африки и Южной Америки).

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА Назовем некоторые другие загрязняющие воздух вещества, вредно действующие на человека. Установлено, что у людей, профессионально имеющих дело с асбестом повышена вероятность раковых заболеваний бронхов и диафрагм, разделяющих грудную клетку и брюшную полость. Берилий оказывает вредное воздействие(вплоть до возникновения онкологических заболеваний) на дыхательные пути, а также на кожу и глаза. Пары ртути вызывают нарушение работы центральной верхней системы и почек. Поскольку ртуть может накапливаться в организме человека, то в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей. В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. В Великобритании 10% случаев смертельных исходов приходится на хронический бронхит, при этом 21; населения в возрасте лет страдает этим заболеванием. В Японии в ряде городов до 60% жителей болеют хроническим бронхитом, симптомами которого является сухой кашель с частыми отхаркиваниями, последующее прогрессирующее затруднение дыхания и сердечная недостаточность (в связи с этим следует отметить, что так называемое японское экономическое чудо 50-х - 60-х годов сопровождалось сильным загрязнением природной среды одного из наиболее красивых районов земного шара и серьезным ущербом, причиненным здоровью населения этой страны). В последние десятилетия с вызывающей сильную озабоченность быстротой растет число заболевших раком бронхов и легких, возникновению которых способствуют канцерогенные углеводороды. Влияние радиоактивных веществ на растительный и животный мир Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные вещества с продуктами питания поступают в организм человека и могут накапливаться в таком количестве, которое способно нанести вред здоровью человека.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на организм: ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к инфекциям и иммунитет организма; уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста из-за временной или полной стерилизации; различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во втором или третьем поколениях; оказывают кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая необратимые эффекты. Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной организмом энергии (радиации), излученной радиоактивным веществом. Единицей этой энергии служит 1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого вещества поглощает 10-5 Дж энергии. Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при дозе 7000 и 200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев соответственно; в случае дозы 100 рад человек выживает, однако значительно возрастает вероятность заболевания раком, а также вероятность полной стерилизации.

ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА Неудивительно, что люди хорошо приспособились к естественной радиоактивности среды. Более того, известны группы людей, живущих в районах с высокой радиоактивностью, значительно превышающей среднюю по земному шару (так в одном из районов Бразилии жители за год получают около 1600 мрад, что в раз больше обычной дозы облучения). В среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты, колеблется между 50 и 200 мрад, причем на долю естественной радиоактивности (космические лучи) приходится около 25 млрд. радиоактивности горных пород - примерно мрад. Следует также учитывать те дозы, которые получает человек от искусственных источников облучения. В Великобритании, например, ежегодно при рентгеноскопических обследованиях человек получает около 100 мрад. Излучений телевизора - примерно 10 мрад. Отходов атомной промышленности и радиоактивных осадков - около 3 мрад.

Заключение В конце XX века мировая цивилизация вступила в такой этап своего развития, когда на первое место выдвинулись проблемы выживания и самосохранения человечества, сохранения окружающей природной среды и рационального использования природных ресурсов. Современный этап развития человечества обнажил проблемы, вызванные ростом населения Земли, противоречиями между традиционным хозяйствованием и нарастающим темпом использования природных ресурсов, загрязнением биосферы промышленными отходами и ограниченными возможностями биосферы к их нейтрализации. Эти противоречия тормозят дальнейший научно-технический прогресс человечества, становятся угрозой его существования. Только во второй половине XX века благодаря развитию экологии и распространению экологических знаний среди населения стало очевидным, что человечество является непременной частью биосферы, что покорение природы, бесконтрольное использование ее ресурсов и загрязнение окружающей среды - тупик в развитии цивилизации и в эволюции самого человека. Поэтому важнейшее условие развития человечества - бережное отношение к природе, всесторонняя забота о рациональном использовании и восстановлении ее ресурсов, сохранении благоприятной окружающей среды. Однако многие не понимают тесной взаимосвязи между хозяйственной деятельностью людей и состоянием окружающей природной среды. Широкое эколого- природоохранное просвещение должно помочь людям в усвоении таких экологических знаний и этических норм и ценностей, отношений и образа жизни, которые необходимы для устойчивого развития природы и общества.

100 р бонус за первый заказ

Выберите тип работы Дипломная работа Курсовая работа Реферат Магистерская диссертация Отчёт по практике Статья Доклад Рецензия Контрольная работа Монография Решение задач Бизнес-план Ответы на вопросы Творческая работа Эссе Чертёж Сочинения Перевод Презентации Набор текста Другое Повышение уникальности текста Кандидатская диссертация Лабораторная работа Помощь on-line

Узнать цену

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха в индустриальных странах являются транспорт, промышленные предприятия и тепловые электростанции.

Долевое участие различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в России распределяется следующим образом: металлургия, химическая промышленность, добыча и переработка нефти, производство стройматериалов - 30%; теплоэнергетика - 30% и автотранспорт - 40% (в США соответственно - 15; 20; 50%).

Для большинства промышленных регионов характерно следующее весовое соотношение поступления основных загрязнителей в атмосферный воздух: оксида углерода - 45%, оксидов серы около 20%, твердых частиц порядка 20% и оксидов азота - 15-20%. Но с учетом более высокой токсичности оксидов азота вклад их в загрязнение атмосферного воздуха можно оценить в 35-40%.

К важным загрязнителям атмосферного воздуха относятся аммиак, сероводород, сероуглерод, озон, альдегиды, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), хлорорганические соединения, фториды, тяжелые металлы и др.

Превышения концентраций токсичных примесей в атмосферном воздухе промышленных районов над фоновыми значениями составляют по оксиду углерода - 100-1500 раз; диоксиду серы - 50-300 раз; диоксиду азота до 25 раз; по озону до 7 раз.

Много вредных веществ образуется при сжигании топлива. Только тепловые электростанции являются источником почти половины общего количества сернистых соединений, поступающих в воздушный бассейн. При сжигании топлива в атмосферу выбрасываются также в большом количестве оксид углерода, оксиды азота и несгоревшие твердые вещества в виде золы и сажи. В меньших количествах при сжигании как твердого, так и жидкого топлива могут выделяться хлористые натрий и магний, оксиды железа, ванадий, оксиды никеля и кальция, ртуть и ряд других веществ. При сжигании газообразного топлива в основном выбрасываются оксиды азота. При неполном

сгорании газа образуются углеводороды, часть которых относится к

канцерогенным веществам.

Значительное количество топлива сжигается автомобильным, железнодорожным, водным и авиационным транспортом. Основными вредными примесями, содержащимися в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, являются оксид углерода, оксиды азота, углеводороды (в том числе и канцерогенные), альдегиды др. Весьма опасной составляющей выхлопных газов являются соединения свинца, образующиеся при сжигании этилированного бензина. При работе дизельных двигателей выделяется большое количество сажи, которая сама по себе не токсична, но на ее частицах сорбируются многие вещества, в том числе и канцерогенные. Следует отметить, что многие выделяемые автомобилями вещества тяжелее воздуха и долгое время находятся в приземном слое воздуха на дорогах и улицах населенных пунктов.

Во все большем загрязнении воздуха автомобильными газами многие ученые видят главную причину увеличения смертности от рака легких. Частота этих заболеваний в городе намного выше, чем в сельской местности.

К веществам, оказывающим неблагоприятное влияние на организм человека, относятся также соединения свинца, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта.

В атмосферном воздухе свинец присутствует как правило в виде неорганических соединений. Количество свинца в крови человека возрастает пропорционально с увеличением его содержания в воздухе. Последнее ведет к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом, и, следовательно, к нарушению обменных процессов в организме.

В настоящее время в мире насчитывается порядка 600 миллионов автомобилей, в том числе 100 млн. грузовых и примерно 1 млн. городских автобусов. Если учесть, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 тонн кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг оксида углерода, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов, то можно представить себе степень угрозы, таящейся в черезмерной автомобилезации.

Отработанные газы автомобилей являются основной причиной фотохимического смога.

При фотохимическом смоге (тумане) появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и различных других хронических заболеваний. Фотохимический туман отрицательно действует на нервную систему, вызывает обострение бронхиальной астмы. Повреждает он и растения. Через некоторое время после начала повреждения нижняя поверхность листьев приобретает серебристый или бронзовый оттенок, а верхняя становится пятнистой с белым налетом. Затем наступает быстрое увядание. Фотохимический туман вызывает коррозию металлов, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.

Фотохимический смог возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием солнечного излучения в смеси углеводородов и оксидов азота автомобильных выбросов. В ясные дни солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом образует озон. Оксид азота вступает в реакцию с содержащимися в отработанных газах олефинами, которые расщепляются и образуют осколки молекул. Так образуется избыток озона.

В результате продолжающегося фотолиза новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает цепная реакция, и в атмосфере происходит постепенное накопление озона. Ночью процесс образования озона прекращается. При вступлении озона в реакцию с олефинами образуются различные перекиси, которые и составляют характерные для фотохимического смога продукты окисления (оксиданты).

К веществам, участвующим в фотохимических реакциях, относятся альдегиды, раздражающие глаза и вызывающие боль в горле уже при сравнительно малой концентрации. При большей концентрации альдегиды парализуют движение тонких ресничек в дыхательных путях, снижая тем самым способность организма к защите. Пероксилнитраты также раздражают глаза. Однако эти вещества влияют на функции легких и органов кровеобращения начиная с такой малой концентрации, когда человек еще не ощущает раздражение глаз.

В процессе образования оксидантов возникают так называемые свободные радикалы, отличающиеся высокой реакционной способностью. В этой своеобразной атмосферной химической лаборатории происходит образование сложной смеси органических перекисей, которые и являются действующим фактором смога.

Авиационные двигатели выбрасывают в атмосферу оксид углерода, оксиды азота, альдегиды, углеводороды, оксиды серы и сажу. В настоящее время доля вредных выбросов в атмосферу реактивными и ракетными двигателями составляет порядка 5% от выбросов транспортных средств всех типов. Но наносимый при этом ущерб значителен. После запуска космической ракеты высокотемпературное облако отработанных продуктов поднимается на высоту до трех километров и может стать источником кислотных дождей. Ракетные двигатели неблагоприятно влияют не только на приземный слой тропосферы, но и на верхнюю ее часть, разрушая озоновый пояс Земли.

Большой вклад в загрязнение атмосферы вносят предприятия черной металлургии. В выбросах этих предприятий содержатся пыль, оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, сероводород, фенол, сероуглерод, бенз(a)пирен и др. Наибольшее количество диоксида серы содержится в выбросах агломерационных фабрик, энергетических установок и предприятий по производству чугуна.

Предприятия химической промышленности выбрасывают в атмосферу самые разнообразные вредные вещества, главным образом газы, список которых включает более пятисот наименований.

«Загрязнение воздуха – экологическая проблема». Эта фраза не отражает ни в малейшей степени тех последствий, которые несет в себе нарушение природного состава и баланса в смеси газов, называемой воздух.

Проиллюстрировать такое заявление не вызывает никакого труда. Всемирная организация здравоохранения привела данные по этой теме за 2014 год. Из-за загрязнения воздуха в мире умерло около 3,7 млн. человек. Почти 7 млн. человек умерло от воздействия на организм загрязненного воздуха. И это за один год.

В состав воздуха входит 98–99% азота и кислорода, остальное: аргон, углекислый газ, вода и водород. Из него состоит атмосфера Земли. Основной компонент, как видим, кислород. Он необходим для существования всего живого. Им «дышат» клетки, то есть при поступлении его в клетку организма происходит химическая реакция окисления, в результате которой выделяется энергия необходимая для роста, развития, размножения, обмена с другими организмами и тому подобное, то есть для жизни.

Загрязнение атмосферы толкуется как привнесение в атмосферный воздух неприсущих ему химических, биологических и физических веществ, то есть изменение их естественной концентрации. Но важнее не изменение концентрации, которое, без сомнения, происходит, а уменьшение в составе воздуха наиболее полезного для жизни компонента – кислорода. Ведь объем смеси не увеличивается. Вредные и загрязняющие вещества не добавляются простым сложением объемов, а уничтожают и занимают его место. Фактически возникает и продолжает накапливаться недостаток пищи для клеток, то есть базового питания живого существа.

От голода умирает около 24000 человек в сутки, то есть в год примерно около 8 млн., что сопоставимо с цифрой смертности от загрязнения воздуха.

Виды и источники загрязнения

Воздух подвергался загрязнению во все времена. Извержения вулканов, пожары лесные и торфяные, пыль и пыльца растений и иное попадание в атмосферу веществ обычно неприсущих ее природному составу, но произошедшие в результате природных причин – это первый вид происхождения загрязнения воздуха – естественный. Второй – это в результате деятельности человека, то есть искусственный или антропогенный.

Антропогенное загрязнение, в свою очередь, можно разделить на подвиды: транспортные или возникшие в результате работы разных видов транспорта, производственные, то есть связанные с выбросами в атмосферу веществ, образующихся в производственном процессе и бытовые или появившиеся в результате непосредственной жизнедеятельности человека.

Само загрязнение воздуха может быть физическим, химическим и биологическим.

К физическому относят пыль и твердые частица, радиоактивное излучение и изотопы, электромагнитные волны и радиоволны, шумовое, включая громкие звуки и низкочастотное колебание и тепловое, в любой форме.
Химическое загрязнение – это попадание в воздух газообразных веществ: оксида углерода и азота, диоксида серы, углеводородов, альдегидов, тяжелых металлов, аммиака и аэрозолей.
Загрязнение микробами называется биологическим. Это различные споры бактерий, вирусы, грибы, токсины и тому подобное.

Первый – механическая пыль. Появляется в технологических процессах измельчения веществ и материалов.

Второй — возгоны. Они образуются при конденсации паров охлажденного газа и пропускаемые через технологическое оборудование.

Третий – летучая зола. Он содержится в дымовом газе во взвешенном состоянии и представляет собой несгоревший минеральные примеси топлива.

Четвертый – промышленная сажа или твердый высокодисперсный углерод. Он образуется при неполном сгорании углеводородов или их термическом разложении.

В основном на сегодняшний день источниками таких загрязнений являются теплоэлектростанции, работающие на твердом топливе и угле.

Последствия загрязнений

Основными последствиями загрязнения атмосферного воздуха являются: парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди и смог.

Парниковый эффект построен на способности атмосферы Земли пропускать короткие волны и задерживать длинные. Короткие волны – это солнечная радиация, а длинные – это тепловое излучение, идущее от Земли. То есть образуется слой, в котором происходит аккумулирование тепла или парник. Газы, способные к такому эффекту называются, соответственно, парниковыми. Эти газы нагреваются сами и нагревают всю атмосферу. Этот процесс естественный и природный. Он происходил и происходит в настоящее время. Без него не была бы возможна жизнь на планете. Его начало не связано с деятельностью человека. Но если раньше природа сама регулировала этот процесс, то сейчас в него интенсивно вмешался человек.

Углекислый — основной парниковый газ. Его доля в парниковом эффекте более 60%. На долю остальных – хлорфторуглеводорода, метана, оксидов азота, озона и так далее, приходится не более 40%. Именно благодаря столь большой доли углекислого газа, была возможна природная саморегуляция. Сколько углекислого газа выделялось при дыхании живыми организмами, столько и потребляли его растения, производя кислород. Объемы и концентрация его сохранялась в атмосфере. Промышленная и иная деятельность человека, и, прежде всего, вырубание лесов и сжигание природного топлива, привели к увеличению углекислого газа и других парниковых газов за счет снижения объема и концентрации кислорода. Результатом стало большее нагревание атмосферы – повышение температуры воздуха. Прогнозы таковы, что увеличение температуры приведет к излишнему таянию льдов и ледников и повышению уровня Мирового океана. Это с одной стороны, а с другой увеличиться, за счет более высокой температуры, испарение воды с поверхности земли. А, значит, увеличение пустынных земель.

Озоновые дыры или нарушение озонового слоя. Озон одна из форм существования кислорода и образуется в атмосфере естественным путем. Это происходит при попадании ультрафиолетового излучения солнца на молекулу кислорода. Потому наибольшая концентрация озона в верхних слоях атмосферы на высоте около 22 км. от поверхности Земли. По высоте он распространяется примерно на 5 км. этот слой считается защитным, так как задерживает это самое излучение. Без такой защиты все живое на Земле погибло. Сейчас наблюдается уменьшение концентрации озона в защитном слое. Почему это происходит до сих пор достоверно не установлено. Впервые это истощение было обнаружено в 1985 году над Антарктидой. С тех пор явление получило название «озоновой дыры». Тогда же была подписана в Вене Конвенция об охране озонового слоя.

Промышленные выбросы в атмосферу диоксида серы и оксида азота, соединяющиеся с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоту и вызывают «кислотные» дожди. Такими считаются любые осадки, кислотность которых выше природной, то есть ph<5,6. Это явление присуще всем промышленным регионам в мире. Главное их отрицательное воздействие приходится на листья растений. Кислотность нарушает их восковой защитный слой, и они становятся уязвимы для вредителей, болезней, засух и загрязнений.

Выпадая на почву, кислоты, содержащиеся в их воде, вступают в реакцию с токсичными металлами, находящимися в земле. Такими как: свинец, кадмий, алюминий и другими. Растворяют и тем способствуют их проникновению в живые организмы и подземные воды.

Кроме того, кислотные дожди способствуют коррозии и тем действуют на прочность зданий, сооружений и других строительных конструкций из металла.

Смог – привычная картина крупных промышленных городов. Возникает там, где в нижних слоях тропосферы скапливается большое количество загрязняющих веществ антропогенного происхождения и веществами, полученными в результате их взаимодействия с солнечной энергией. Смог образуется и долго живет в городах, благодаря безветренной погоде. Существует: влажный, ледяной и фотохимический смог.

С первыми взрывами ядерных бомб в японских городах Хиросима и Нагасаки в 1945 году, человечество открыло еще один, возможно, самый опасный, вид загрязнения атмосферного воздуха – радиоактивный.

Природа имеет способность к самоочищению, но активность человека ей явно в этом мешает.