Антропогенные источники загрязнения атмосферы (Тема)

Антропогенные источники загрязнения атмосферы

В проблеме антропогенного изменения и загрязнения экологиче­ской среды особое место занимают вопросы загрязнения атмосферы. Благодаря высокой скорости движения воздушных масс выбросы вред­ных веществ могут переноситься в течение нескольких суток на ог­ромные расстояния (сотни и тысячи километров), приводя к глобаль­ному загрязнению других компонентов биосферы: почв, растительно­сти, континентальных водоемов, морей и океанов. Таким образом, атмосфера является не только средой распространения вредных выб­росов, но и непосредственным источником поступления токсических веществ в другие компоненты биосферы, а через них - и в организм человека.

Под антропогенными источниками загрязнения атмосферы понимают технологическое оборудование (установки, агрегаты, стан­ки, машинные устройства и др.), выделяющее вредные вещества, а также технологический процесс или операцию (погрузку; выгрузку, разлив легколетучих веществ и др.), в ходе которых образуются и выделяются в атмосферу вредные вещества.

Антропогенные источники загрязнения атмосферы классифициру­ются по ряду признаков на основе технологического принципа. Суще­ствуют следующие разновидности антропогенных источников загрязнения атмосферы:

1)      стационарные - источники, координаты которых в процессе образования и выделения вредных веществ не меняются;

2)      подвижные - источники, координаты которых в процессе образования и выделения вредных веществ меняются;

3)      с организованными выбросами - источники с аспирационной системой, состоящей из устройств для отвода вредных веществ (мес­тных отсосов в виде зонтов, панелей всасывания, вытяжных шкафов и других приспособления для отвода загрязнителей от технологического оборудования), системы транспортировки (газоходов, венти­ляционных воздуховодов, коллекторов и др.), побудители движения газов (дымососов, вентиляторов, труб и шахт):

4)      с неорганизованными выбросами - источники без аспирационной системы, а также источники, имеющие оборудование и систему транспортировки, герметизация которых невозможна по технологи­ческим соображениям:

5)      оснащенные - источники со средствами защиты атмосферы -газоочистными и пылеулавливающими установками:

6)      неоснащенные - источники, вредные вещества от которых по­ступают в атмосферу без очисток.

Кроме того, все антропогенные источники загрязнения атмосфе­ры можно классифицировать по параметрам выбросов - низкие (с высотой дымовой трубы до 40 м) и высокие (с высотой дымовой тру­бы более 40 м); холодные (при разнице между выбросами газо-воздушной среды и окружающим атмосферным воздухом AT = 5 °С) и нагретые (при AT > 5 °С).

В настоящее время при рассмотрении проблем антропогенного загрязнения атмосферы основное внимание уделяется газам (оксид и диоксид углерода, оксиды серы, азота и др.). Однако кроме газов из антропогенных источников в атмосферу поступает большое количе­ство различных химических элементов в составе пылевой материи.

Загрязненность воздушного бассейна многих городов определя­ется наличием как вредных веществ (сернистый ангидрид, окись уг­лерода, двуокись азота и др.), так и специальных примесей (бензопирен, фторит водорода, тяжелые металлы, аммиак, формальдегид и др.)

К 2000 году городские жители составят половину населения Зем­ли, которое, по-видимому, достигнет 7 млрд. человек. Но уже сейчас город, особенно город-гигант, город - промышленный центр - источ­ник опасного загрязнения воздушного и водного бассейнов. Состав городского воздуха резко отличается от состава атмосферы, удален­ной на тысячи километров от промышленных регионов. Значитель­но возросшее содержание аэрозоля, окислов азота, окиси углерода, появление канцерогенных веществ, сложных органических соедине­ний, частиц свинца, ртути и других токсических металлов - все это характерно в той или иной мере для городского воздуха. Медицинс­кая статистика, которая отражает изменение качества воздуха, удручающая. Резко возросшее число сердечно-сосудистых и онколо­гических заболеваний, появление новых болезней, вызываемых, на­пример. выбросами заводов белково-витаминных концентратов, мас­совая смерть жителей при сильных смогах, замедленное развитие детского организма является прямым следствием прежде всего заг­рязненности воздуха городов.

К числу крупных источников загрязнения воздушного бассейна следует отнести также предприятия химической промышленности. производство минеральных удобрений, медицину и микробиологи­ческую промышленность. От этих производств в атмосферу посту­пает значительное количество пыли, соляной и серной кислот, соеди­нений хлора и других вредных веществ, оказывающих негативное влияние на здоровье человека.

В городах одним из важных источников загрязнения воздуха яв­ляются выбросы, вызванные сжиганием мусора, которые из-за содер­жания большого количества высокотоксичных веществ, представля­ют серьезную экологическую опасность.

К источникам загрязнения воздуха следует отнести также тран­спорт. Особенно интенсивна работа транспорта в крупных городах, где выделяемые им газообразные и аэрозольные загрязняющие вещества стали настоящим экологическим бедствием. Наиболее опас­ными загрязнителями воздуха от работы транспортных средств счи­таются оксиды углерода, азота и серы, а также свинец, добавляемый в горючее в форме этилсвинца как антидетонатор. Количество выб­росов в атмосферу оксидов азота транспортными средствами зани­мает второе место (первое место занимают предприятия теплоэнер­гетики), причем в городах оно достигает 75 % от их суммарного выб­роса.

Суммарное влияние авиации на загрязнение атмосферы значитель­но меньше, чем автотранспорта, и составляет около 1,6 % от суммы всех выбросов, производимых транспортными средствами. Незначительное загрязнение атмосферы происходит во время запус­ка ракет и космических кораблей многоразового пользования.

Одним из факторов антропогенного воздействия на загрязнение атмосферы является сельское хозяйство, где основными загрязните­лями являются применяемые в порошках пестициды. Многие пести­циды обладают заметной летучестью, что способствует загрязнению атмосферы. Кроме того, при сжигании растительности на сельскохозяйственных угодьях помимо СО2, - основного продукта сжигания биомассы, в атмосферу выделяется большое количество других газов: оксидов углерода, азота, метана и других углеводоро­дов.

В течение последних 20 лет внимание мировой общественности привлечено к проблеме стратосферного озона. Это обусловлено, с одной стороны, всеобщим беспокойством о растущем загрязнении природной среды, с другой - гипотезами о возможном разрушении стратосферного слоя озона. Особенную тревогу вызывают данные измерений, свидетельствующие об «озоновых дырах» в полярных областях атмосферы Земли - уменьшение концентрации озона в стра­тосфере.

Большая часть озона содержится в нижней части стратосферы на высоте 10 - 30 км. Общее число молекул озона здесь все же не­значительно: до молекулы на миллион молекул воздуха. Но даже столь небольшое содержание озона является непреодолимой преградой для жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. Возникший несколько миллиардов лет назад «озоновый щит» надежно защитил флору и фауну Земли от действия губительной солнечной радиации. Даже небольшие изменения слоя озона могут привести к многим тра­гическим последствиям, начиная от растущего числа раковых забо­леваний и кончая угнетением фотосинтеза растении, и, следователь­но, резким уменьшением производства кислорода лесами и фитопланктоном океана.

Вредные газы, попадая в стратосферу, уменьшают озоновый слой. Например, фреоны из аэрозольных баллончиков, выбросы которых в год на Земле достигают 10 млн. т, поднимаясь в стратосферу и распа­даясь под действием солнечного излучения, образуют хлор и его окис­лы. Эти газы, вступая в реакцию с озоном, интенсивно его уничто­жают.

Известно, что на протяжении всей истории Земли, климат на ней неоднократно изменялся. Существует много гипотез и теорий, связанных с изменением климата прошлого, начиная от изменения параметров орбиты планеты и кончая изменением других астрономических факторов. Палеоклиматология свидетельствует о том, что все изменения климата на Земле были достаточно медленными. Сейчас хозяйственная деятельность человека может радикально изменить климат в течение нескольких десятилетий. Широко известный парниковый эффект, связанный с накоплением в атмосфере прежде всего углекислого газа, обусловленным выбросами предприятиями, по оценкам климатологов в ближайшие десятилетия может увеличить среднегодовую температуру воздуха. А увеличение температуры воздуха на несколько градусов сильно меняет климатические условия, что скажется на многих аспектах человеческой деятельности: производство продовольствия, строительство, освоение новых территорий. Углекислый газ в атмосфере сильно поглощая излучение Солнца, тем самым нагревает воздух. Аналогично действуют и другие газы. Аэрозольные частицы, постоянно существующие в различных слоях атмосферы, имеют общую массу в несколько миллиардов тонн. Это. продукты, испаряющиеся с поверхности моря (около 1 млрд. тонн в год), почвенная пыль (200 млн. т), возникновения твердых частиц: сульфатов, нитратов из соединений серы и азота (до 1 млрд. т), вулканических частиц, возникающих из лесных пожаров. В последние десятилетия до 20 % общего количества аэрозоля обусловлено хозяйственной деятельностью человека: сажей от сжигания угля, ча­стицами цемента, выбросами черной металлургии и др. Часть аэрозоля, поднимаясь от поверхности Земли, попадает в стратосферу. Здесь аэрозоль рассеивает солнечное излучение и результатом такого взаимодействия может быть как нагрев, так и охлаждение воздуха на различных высотах. Поэтому трансформация излучения стратосферным аэрозолем является одним из основных факторов изменения климата, в некоторых случаях комплексного парникового эффекта.

Наибольшая доля аэрозольных частиц приходится на продукты сгорания. Причем состав дымов при сжигании угля следующий: сажа 27-48 %, смола 1 %, зола 31 -62% . Зола представляет собой в основном соединения кремния и кальция. Аэрозоли индустриального происхождения сильно поглощают солнечную радиацию, в их состав входят также вредные для здоровья соединения свинца, цинка и канцерогенные вещества. По форме они представляют собой звез­дочки, иглы, пластины, рыхлые конгломераты.

Вредные действия дымовых и газовых выбросов осуществляются более остро при туманах, наличие примесей в тумане дополнительно ухудшает видимость, так как частицы дыма способствуют конденса­ции атмосферной влаги. Таким образом, отмечается взаимно усиливающееся действие туманов и дымов. Для характеристики дымотуманного состояния атмосферного воздуха широкое распростра­нение получил специальный термин «смог». Выделяют два типа смога: лондонский и лос-анджелесский (по названию городов, где впер­вые наблюдались эти явления).

Смоги в Лондоне наблюдались в декабре-январе в утренние часы при штиле, температура воздуха от –1 до +4°С и относительная влаж­ность воздуха выше 85 %. Основными источниками загрязнения воз­духа, ответственными за появление этого смога, являются выбросы в атмосферу дымов и газов СО2, СО, образующихся при сгорании угля и мазута. Растворение сернистого газа в каплях тумана приводит к образованию аэрозоля сернистой кислоты, которая по сравнению с сернистым газом обладает большей токсичностью. При ее наличии в атмосфере существенно усиливается коррозия металлических изде­лий.

Кроме того, сернистый газ, растворяясь в каплях тумана, зна­чительно быстрее, чем сернистый газ в газообразном состоянии, окис­ляется до сернистого ангидрида с последующим образованием сер­ной кислоты. Укрупняясь, капли тумана могут выпадать в виде моро­си, содержащей заметное количество серной кислоты. Последнее яв­ление получило название «кислотные дожди».

При смогах в Лос-Анджелесе, чаще всего наблюдавшихся в ав­густе-сентябре в середине дня, характерны скорость ветра менее 3 м/с, температура воздуха 24 – 32 оС, относительная влажность меньше 70 % и видимость 1,5-8 км. Причина - значительное загрязнение воз­духа автотранспортными выхлопами, которые в результате фотохи­мических реакций превращаются в аэрозоли.

Выделяют насколько групп фотохимических реакций при смоге, из которых главными исходными продуктами являются окислы азота, свободные радикалы и сернистый газ. Вес эти реакции происхо­дят под действием ультрафиолетового излучения Солнца, при суще­ствовании солнечной реакции у поверхности Земли, превышающей пороговый уровень, примерно равный 0,35 кВт/м. Практически все реакции осуществляются с участием озона, который образуется в ре­зультате преобразования других газов, чаще окислов азота.

Из сернистого газа в результате различных превращений с уча­стием кислорода и водяного пара образуется жидкий аэрозоль в виде капель серной кислоты. Взаимодействие SO2, с NaCI приводит к по­явлению твердых частиц, содержащих хлористый натрий и сульфат натрия. При взаимодействии SО2, и SO3, с алюминием NH3, образуется твердое вещество - сульфат аммония. Нитраты наряду с сульфатами могут содержаться и в солевых частицах. Таким образом, имеются различные реакции, которые могут приводить к появлению аэро­зольных частиц при смогах. Эти частицы высокодисперсионны и оп­тически активны, так как смог сопровождается сильным снижением дальности видимости, что, в свою очередь, связано со значительным рассеиванием солнечного излучения видимого диапазона длин волн.


Промокод купон Яндекс Директ 3000/3000= 6000 р. баланс!
Промокод купон Яндекс Директ 3000/3000= 6000 р. баланс!


Промокод (купон) Google Ads (AdWords) на 1000 Kc. ЧЕХИЯ
Промокод (купон) Google Ads (AdWords) на 1000 Kc. ЧЕХИЯ


Один билет участника клуба AveBrasil 500
Один билет участника клуба AveBrasil 500