В данной статье мы рассмотрим понятие загрязнений атмосферы, их виды, причины и последствия, а также меры по борьбе с ними.
Введение
В данной статье мы рассмотрим вопрос загрязнения атмосферы и его влияние на окружающую среду и здоровье человека. Загрязнение атмосферы является серьезной проблемой, которая возникает из-за выбросов различных вредных веществ в атмосферу. Эти вещества могут быть как природного, так и антропогенного происхождения. В результате загрязнения атмосферы возникают негативные последствия, такие как изменение климата, ухудшение качества воздуха и угроза здоровью людей. В статье мы также рассмотрим меры по борьбе с загрязнениями атмосферы и их важность для сохранения окружающей среды и здоровья человека.
Заключение
Загрязнение атмосферы является серьезной проблемой, которая влияет на наше здоровье и окружающую среду. Оно вызывается различными факторами, такими как выбросы от промышленности, автотранспорта и домашних печей. Последствия загрязнений атмосферы включают изменение климата, ухудшение качества воздуха и угрозу для живых организмов. Для борьбы с этой проблемой необходимо принимать меры, такие как использование чистых источников энергии, снижение выбросов и повышение осведомленности об экологической ответственности.
Антропогенное загрязнение – это негативное влияние на окружающую среду, которое обусловлено деятельностью человека.
Производство товаров, добыча природных ископаемых, низкая культура утилизации отходов и прочие факторы расшатывают без того хрупкий баланс экологических систем, нанося вред всему живому.
Некоторые последствия фатальны, например, вымирание отдельных видов флоры и фауны. Другие все-таки можно предотвратить, если предпринять правильные меры.
Известно, что слой атмосферы, ближайший к Земле (так называемая тропосфера), наиболее подвержен различного рода загрязнениям, источники которых делятся на естественные и антропогенные.
В 2014 году представители ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения) заявили о том, что загрязнение атмосферы от антропогенных источников повышает мировую смертность на 7 млн человек. В 2019 году аналогичное исследование показало, что эта цифра стала еще больше – уже 8,8 млн человек.
Токсичные выбросы в атмосферу, воду и почву при попадании в живой организм вызывают цепную реакцию, которая медленно, но уверенно разрушает его, приводя к преждевременной смерти.
Вот как обычный автомобильный выхлоп влияет на человека, долгое время живущего в городе:
Выхлопные газы – лишь малая часть возможных антропогенных загрязнений, которые прямо сейчас убивают миллионы живых организмов в год.
Ситуация не становится лучше, так как причины вреда постоянно развиваются и растут в количестве:
Виды воздействия человека на окружающую среду принято классифицировать на три категории:
В некоторых источниках выделяют четвертый вид антропогенного загрязнения природы, а именно — механическое, к которому относятся замусоривание речных, морских и океанических вод, повсеместное появление неконтролируемых свалок.
Химическое антропогенное воздействие негативно сказывается на составе атмосферы, гидросферы и литосферы. В результате такого загрязнения в ту или иную среду попадают несвойственные ей химические вещества, либо же их концентрация увеличивается и выходит за пределы нормы.
Выражается в изменении физических параметров окружающей среды, поэтому иногда называется параметрическим.
Такое воздействие человека нарушает балансы экологических систем:
Выделяют четыре типа физического загрязнения окружающей среды:
Особую опасность представляет радиационное воздействие, так как оно увеличивает риск мутации клеток живых организмов. Радиация угрожает не только текущим видам, но и будущему потомству.
К этому виду загрязнений относят заражение почвы, воды, атмосферы биологическими агентами:
Наиболее уязвимой к биологическому загрязнению считается гидросфера.
В водоемах патогенные вирусы и микроорганизмы увеличивают популяцию, затем попадают в более крупные организмы и провоцируют заболевания.
Не стоит игнорировать и риск заражения воздуха, так как многие вирусы и бактерии легко распростятся воздушным путем. Люди в том числе подвержены этому риску.
Большинство источников антропогенных загрязнений окружающей среды появились с приходом промышленности в процессе индустриализации.
В доиндустриальную эпоху основным негативным фактором была сельскохозяйственная деятельность человека. Однако сегодня она отошла далеко на второй план в сравнении с источниками, которые мы рассмотрим ниже.
В первую очередь это добыча нефти и газа, а также их дальнейшая транспортировка и переработка. Свой отрицательный вклад в загрязнение атмосферы, воды и почвы вносят предприятия по добыче и переработке минерального сырья.
Этот источник загрязнения тесно связан с производством, так как по последним данным более 75% сырья для предприятий дают именно полезные ископаемые.
Производство электрической энергии тесно связано со сжиганием топлива – твердого, жидкого или газообразного. В результате атмосфера наполняется дымом, содержащим высокие концентрации продуктов полного сгорания.
В их числе:
ТЭЦ и ТЭС – не единственные источники антропогенного загрязнения в сфере энергетики. Атомные и гидроэлектростанции тоже загрязняют окружающую среду, пусть и в меньших объемах. К тому же добыча, хранение и переработка ядерного топлива – это отнюдь не самые безопасные процессы.
Сталеплавильное производство черных и цветных металлов – один из самых токсичных источников антропогенного загрязнения в первую очередь атмосферы.
Так, выплавка одной тонны стали влечет за собой выброс в воздух:
Кроме указанных веществ в меньших концентрациях в атмосферу попадают:
Осознать масштабы катастрофы непросто, в одной лишь России за 2020 год было произведено более 60,8 млн тонн стали. Во всем мире за 2016 год – свыше 1,62 млрд тонн. Это только сталь, а ведь есть и другие металлы и сплавы с грязным производством.
Несмотря на то, что на химическую отрасль приходится всего 2% от общего количества выбросов промышленности, токсичность загрязнений крайне высока. Химические реагенты представляют большую угрозу для растительности, человека и животных.
Химпроизводство является источником:
По разным оценкам во всем мире на конец 2021 года используются свыше 1,4 млрд автомобилей.
В это число входят:
Подавляющее большинство транспортных средств оснащены двигателями внутреннего сгорания на:
Продукты сгорания этих видов топлива существенно загрязняют атмосферу. Подробнее об этом вы можете прочитать здесь.
Нельзя игнорировать и другие антропогенные источники загрязнения среды, не указанные ранее:
Не стоит забывать о таких типах загрязнения, как световое и шумовое. Источниками первого обычно становится избыточное городское освещение.
Антропогенный шум, издаваемый транспортными средствами и предприятиями, доставляет дискомфорт десяткам миллионам людей по всему миру.
80% от общего шума приходится именно на транспорт, преимущественно наземный и воздушный.
Основные загрязняющие вещества
Несмотря на то, что промышленные производства и прочие источники антропогенного загрязнения разнообразны, список основных загрязняющих веществ небольшой:
К отравляющим веществам относят и углеводороды – соединения, в составе которых есть углерод и водород. Более 1000 опасных реагентов из этой категории попадают в атмосферу, гидросферу и почву в ходе деятельности промышленных предприятий и сгорания различных видов топлива.
Главное отличие искусственных источников от естественных
Естественное загрязнение не связано с деятельностью человека и происходит в результате целого ряда природных процессов, в том числе катастрофических. Ему подлежат все абиотические среды на планете, в том числе, атмосфера, гидросфера и литосфера (почва).
Примеры основных естественных источников загрязнения окружающей среды:
Принципиальное отличие антропогенных источников загрязнения от естественных в том, что они созданы руками человека и напрямую связаны с его хозяйственной или бытовой деятельностью.
Многие осознают, что антропогенное загрязнение – это плохо, но мало кто может сформулировать конкретные последствия влияния деятельности человека на атмосферу, воду, почву. Это важно, так как осознание вреда и его масштабов является одним из ключевых шагов к решению проблемы.
К негативным последствиям токсичных выбросов в атмосферу относятся:
Особую опасность для живых организмов представляет смог – токсичное сочетание дыма, пыли и тумана.
Явление даже получило отдельную классификацию и делится на два типа:
Опасность смога кратно возрастает, когда на местности нет ветра. В этом случае потоки воздуха не мешают образованию токсичных реагентов под действием солнечного ультрафиолета. Повышается концентрация озона, нитритов и прочих солей, раздражающих органы зрения и дыхательные пути.
Пути решения проблемы
Способов уменьшения антропогенного загрязнения и борьбы с его последствиями столь же много, сколько и источников.
Часто упоминают следующие методы:
Важным этапом на пути к решению проблемы антропогенного загрязнения является переход к малоотходным и безотходным производствам. В сферах промышленности, где никак не избежать токсичных выбросов, рекомендуется строительство высоких дымовых труб высотой от 200 метров.
Видео по теме
В видео ролике ниже рассказывается, что относится к главным источникам загрязнения (в том числе, химического) атмосферы антропогенного, или искусственного, происхождения и каковы последствия их воздействия:
В интересах каждого человека и человечества в целом предпринимать усилия, направленные на решение проблемы чрезмерного антропогенного загрязнения окружающей среды. В противном случае мы рискуем оставить своим потомкам непригодную для комфортной и продуктивной жизни планету.
Как бы ни хотелось верить в колонизацию новых миров, Земля, вероятно, на долгое время будет оставаться единственной обителью человечества, которую важно оберегать от загрязнений.
Основные загрязнители атмосферы
Огромное
число вредных веществ находится в
воздухе, которым мы дышим. Это и твердые
частицы, например частицы сажи, асбеста,
свинца, и взвешенные жидкие капельки
углеводородов и серной кислоты, и газы,
такие, как оксид углерода, оксиды азота,
диоксид серы. Все эти загрязнения,
находящиеся в воздухе, оказывают
биологическое воздействие на организм
человека: затрудняется дыхание,
осложняется и может принять опасный
характер течение сердечно-сосудистых
заболеваний. Под действием одних
содержащихся в воздухе загрязнителей
(например, диоксида серы и углерода)
подвергаются коррозии различные
строительные материалы, в том числе
известняк и металлы. Кроме того, может
измениться облик местности, поскольку
растения также чувствительны к загрязнению
воздуха.
Основные загрязнители морей — нефть и
нефтепродукты, тяжелые металлы, детергенты
и поверхностно-активные вещества (ПАВ),
пестициды и ядохимикаты. Все это продукты
химической, нефтехимической,
целлюлознобумажной промышленности и
цветной металлургии. Кроме того,
загрязняют моря сельскохозяйственные
и коммунальные стоки, содержащие
избыточное количество химических
соединений. Общий объем попадающих в
океан нефти и нефтепродуктов оценивают
в 10 млн. т/год. Со стоками в океан вносится
примерно 3000 т тяжелых металлов, такое
же их количество поступает из атмосферы.
Атмосфера
представляет собой среду, в которой
происходит распространение атмосферных
загрязнителей от их источника; при этом
влияние каждого данного источника
определяется продолжительностью
времени, частотой выпуска загрязнений
и той концентрацией, воздействию которой
подвергается какой-либо объект. С другой
стороны, метеорологические условия
играют лишь незначительную роль в
уменьшении или устранении загрязнения
воздуха, поскольку, во-первых, они не
изменяют абсолютную массу выброса,
-во-вторых, в настоящее время мы еще не
умеем воздействовать на основные
протекающие в атмосфере процессы,
определяющие степень рассеивания
загрязняющих веществ.
Смог
(от англ. smoke
– дым
и fog
– туман),
нарушающий нормальное состояние воздуха
многих городов, возникает в результате
реакции между содержащимися в воздухе
углеводородами и оксидами азота,
находящимися в выхлопных газах
автомобилей.
Россия
входит в конвенцию по SO2 и
участвует во всех процессах, способствующих
снижению выбросов окислов серы в
атмосферу. В основном это строительство
заводов по производству серной кислоты
по схеме: диоксид серы – триоксид серы
– серная кислота. Используя оксиды серы
как вторичное сырье, человечество для
производства такого необходимого ему
во многих отраслях промышленности
продукта, как серная кислота, перестанет
извлекать из недр ограниченные запасы
серы.
Даже
при среднем содержании оксидов серы в
воздухе порядка 100 мкг на кубометр, что
нередко имеет место в городах, растения
приобретают желтоватый оттенок. Отмечено,
что заболевания дыхательных путей,
например, бронхиты, учащаются при
повышении уровня оксидов серы в воздухе.
Разработано
большое число методов для улавливания
двуокиси серы из отходящих дымовых
газов. Весьма привлекательными оказались
скрубберные установки, дающие отходы
в виде продуктов, имеющих спрос на рынке:
один из таких скрубберов производит
серу высокой чистоты, другой – разбавленную
серную кислоту. Последнюю невыгодно
перевозить на большие расстояния, но
высокочистая сера, которая находит
применение при производстве лекарственных
препаратов, промышленных реагентов,
удобрений в развитых странах привлекает
и потребителей из-за рубежа.
В
России пока удалось решить эту проблему
на большей части европейской территории.
В азиатской части, где трудно решить
вопросы с транспортировкой серной
кислоты, например, огромные массы
SO2 комбината
«Норильский никель», которые выбрасывают
высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады
через Северный полюс. Эта проблема в
разных регионах России требует срочного
решения. В Москве, например, на единственном
нефтеперерабатывающем заводе в Капотне
с 1997 г. запрещено использовать
серосодержащие нефтепродукты.
Оксиды
азота
(NxOy). В
природе оксиды азота образуются при
лесных пожарах. Высокие концентрации
оксидов азота в городах и окрестностях
промышленных предприятий связаны с
деятельностью человека. В значительном
количестве оксиды азота выделяют ТЭС
и двигатели внутреннего сгорания.
Выделяются оксиды азота и при травлении
металлов азотной кислотой. Производство
взрывчатых веществ и азотной кислоты
– еще два источника выбросов оксидов
азота в атмосферу.
· N2 O
– оксид азота I (веселящий газ), обладает
наркотическими свойствами, используется
при хирургических операциях;
· NO
– оксид азота II, действует на нервную
систему человека, вызывает паралич и
судороги, связывает гемоглобин крови
и вызывает кислородное голодание;
· NO2,
N2 O4 –
оксиды азота V (N2 О4 =
2NО2 ),
при взаимодействии с водой образуют
азотную кислоту 4NO2 +
2Н2 О
+ О2 =
4HNО3.
Вызывают поражение дыхательных путей
и отек легких.
Уровни
фотохимического загрязнения воздуха
тесно связаны с режимом движения
автотранспорта. В период высокой
интенсивности движения утром и вечером
отмечается пик выбросов в атмосферу
оксидов азота и углеводородов. Именно
эти соединения, вступая в реакции друг
с другом, обусловливают фотохимическое
загрязнение воздуха.
Оксид
углерода II (СО). Концентрация
оксида углерода II в городском воздухе
больше, чем любого другого загрязнителя.
Однако поскольку этот газ не имеет ни
цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы
чувств не в состоянии обнаружить его.
Самый крупный источник оксида углерода
в городах – автотранспорт.
Оксид
углерода IV (СО2 ). Влияние
углекислого газа (СО2 )
связано с его способностью поглощать
инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне
длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как
известно, получает практически всю свою
энергию от Солнца в лучах видимого
участка спектра (от 400 до 700 нм), а отражает
в виде длинноволнового ИК-излучения.
С
1850 г. содержание СО2 в
атмосфере возросло с 0,027 до 0,033% в связи
с техногенной деятельностью. Человечество
сожгло в XX в. ископаемых видов топлива
столько, сколько за весь период своего
существования до XX в. Поглощая ИК-излучение,
СО2 действует
как парниковая пленка.
Механизмом
вывода углекислого газа из атмосферы
является поглощение его в результате
фотосинтеза растений, а также связывание
его в океанских водах
Пыль. Причины
основных выбросов пыли в атмосферу –
это пыльные бури, эрозия почв, вулканы,
морские брызги. Около 15– 20% общего
количества пыли и аэрозолей в атмосфере
– дело рук человека: производство
стройматериалов, дробление пород в
горнодобывающей промышленности,
производство цемента, строительство.
Промышленная пыль часто включает также
оксиды различных металлов и неметаллов,
многие из которых токсичны (оксиды
марганца, свинца, молибдена, ванадия,
сурьмы, теллура).
Пыль
и аэрозоли не только затрудняют дыхание,
но и приводят к климатическим изменениям,
поскольку отражают солнечное излучение
и затрудняют отвод тепла от Земли.
Например, так называемые смоги в очень
населенных южных городах (Мехико – 22
млн жителей и др.) снижают прозрачность
атмосферы в 2–5 раз.
Кислород
(О2 ). Главным
продуцентом кислорода на Земле служат
зеленые водоросли поверхности океана
(60%) и тропические леса суши (30%). Тропические
леса Амазонки называют легкими планеты
Земля. Ранее в литературе высказывались
опасения, что возможно уменьшение
количества кислорода на Земле вследствие
увеличения объема сжигаемого ископаемого
топлива. Но расчеты показывают, что
использование всех доступных человеку
залежей угля, нефти и природного газа
уменьшит содержание кислорода в воздухе
не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%). Другая
проблема – вырубка лесов, приводящая
к возникновению кислородных «паразитов»
– стран, которые живут за счет чужого
кислорода. Например, США за счет своих
растений имеет только 45% кислорода,
Швейцария – 25%.
Озон
(О3 ). Наиболее
распространенной количественной оценкой
состояния озона в атмосфере является
толщина озонного слоя Х – это толщина
слоя озона, приведенного к нормальным
условиям, которая в зависимости от
сезона, широты и долготы колеблется от
2,5 до 5 относительных мм. Области с
уменьшенным содержанием на 40–50% озона
в атмосфере называют «озоновыми дырами».
Около
90% озона находится в стратосфере. Долгое
время считалось, что основной причиной
истощения озонного слоя являются полеты
космических кораблей и сверхзвуковых
самолетов, а также извержения вулканов
и другие природные явления.
Разрушительное
действие хлорфторуглеродных соединений
(ХФУ) на стратосферный озон было открыто
в 1974 г. американскими учеными –
специалистами в области химии атмосферы
Ш. Роулендом и М. Молина (в 1996 г. за открытия
в этой области им присуждена Нобелевская
премия). С тех пор не раз предпринимались
попытки ограничить выброс ХФУ в атмосферу,
и тем не менее сейчас во всем мире
ежегодно производится около миллиона
тонн газообразных веществ, способных
разрушить озонный слой.
ХФУ,
часто встречающиеся в быту и в промышленном
производстве, – это пропелленты в
аэрозольных упаковках, хладоагенты
(фреоны) в холодильниках и кондиционерах.
Они применяются и при производстве
вспененного полиуретана, и при чистке
электронной техники.
Постепенно
ХФУ поднимаются в верхний слой атмосферы
и разрушают озонный слой – щит атмосферы,
спасающий от УФ-излучения. Время жизни
двух самых опасных фреонов – Ф-11 и Ф-12
– от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно,
чтобы в ближайшее время ощутить на себе
последствия сегодняшней экологической
неграмотности. Если, сохранятся
современные темпы выброса ХФУ в атмосферу,
то в ближайшие 70 лет количество
стратосферного озона уменьшится на
90%. При этом весьма вероятно, что:
· рак
кожи примет эпидемический характер;
· резко
сократится количество планктона в
океане;
· исчезнут
многие виды животных, например,
ракообразные;
· УФ-излучение
неблагоприятно скажется на
сельскохозяйственных культурах.
Все
это нарушает равновесие во многих
экосистемах Земли, из-за фотохимического
смога ухудшится общее состояние
атмосферы, усилится «парниковый эффект».
Основные
организации, контролирующие выбросы
предприятий в атмосферный воздух, –
санитарно-эпидемиологические станции
(СЭС); территориальные управления
Федеральной службы России по
гидрометеорологии и мониторингу
окружающей среды; Государственная
инспекция по контролю за работой
газоочистных и пылеулавливающих
установок.
Для предотвращения загрязнения атмосферы
введены нормативы на выбросы вредных
веществ непосредственно из каждого
источника (труба, шахта и т.д.).
Государственным стандартом (1990 г.)
установлены величины предельно допустимых
выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу:
ПДВ
– количество вредных веществ, выбрасываемых
в единицу времени (г/с), которое в сумме
с выбросами из других источников
загрязнения не создает приземной
концентрации примеси, превышающей
значение ПДК. Это научно-технический
норматив для конкретного источника
загрязнения, обязательный для данного
предприятия.
Если
в воздухе населенных мест концентрация
превышает ПДК, а величина ПДВ по
объективным причинам не может быть
достигнута, то фактический выброс
называется временно
согласованным выбросом (ВСВ).
В
естественном состоянии атмосферный
воздух содержит:
78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,036% углекислого
газа, 0,5— 4% паров воды, твердые и жидкие
частицы (аэрозоли), небольшие количества
инертных газов и примесей — озон,
водород, окись углерода (СО), окислы серы
(SО2,
SО3),
окислы азота (NO,
NO2,
N2О4,)
и другие, аммиак, сероводород, углеводороды
(СХНХ)
и др.
Распределение
газов по высоте не всегда однородно,
например, озон концентрируется на
верхней границе стратосферы на высоте
15—25км, а СО — у поверхности Земли.
Химические
и оптические свойства атмосферы, ее
химический состав и прозрачность играют
важнейшую роль в поддержании температурного
баланса Земли: от них зависит степень
проникновения к Земле лучей Солнца и
обратная отдача тепла Земли в космическое
пространство. Наличие в стратосфере
озонового «экрана» делает возможным
существование жизни на поверхности
Земли, без него жизнь существовала бы
только в океане.
Загрязнением
атмосферы называют повышение в ней
концентраций веществ, являющихся ее
природными составляющими (СО, SО2,
SО3,
NO,
NO2,
N2О4,
озона и др.), или внесение в атмосферу
человеком не характерных для нее веществ
(ксенобиотиков).
По
физическим свойствам загрязнители
атмосферы подразделяют на:
1)
газообразные
— окислы углерода, серы, азота, озон,
другие газы. Их доля составляет до 90%
всех загрязнителей атмосферы;
—
твердые — частицы пыли, сажи, свинца и
др.;
—
жидкие — капли кислот, углеводородов
и др.
Все
источники загрязнителей атмосферы
делятся на естественные и антропогенные,
т. е. произведенные человеком.
—
извержения вулканов — выделяют пыль,
газы SО2,
СО2,
NO,
NO2,
НCl,
НF
и др.;
— все виды процессов
горения, лесные пожары, вызванные
молниями;
—
ветровая эрозия почв, пыльные бури;
—
продукты бактериального разложения
органических веществ;
—
морские брызги (бризы) — выделяют хлориды
и сульфаты;
—
испарение летучих органических веществ
с листьев растений;
—
естественные выделения радиоактивных
веществ и др.
Большинство
выбросов из естественных источников
не являются значительными и опасными,
за исключением сильных извержений
вулканов и пыльных бурь. Описан случай,
когда 1 км3
воздуха нес в себе 450 т почвенных частиц.
Антропогенные
источники
загрязнителей атмосферы весьма различны.
Главной причиной загрязнения атмосферы
является производство всех видов
энергии. Но воздух загрязняют и другие
отрасли промышленности, в особенности
горнодобывающая, тяжелая, атомная, а
также мусороперерабатывающие заводы,
выхлопные газы автотранспорта и др.
Наиболее
сильное загрязнение атмосферы имеется
в городах, но в последнее время оно
приобретает все более глобальный
характер.
Основные
источники загрязнителей атмосферы
представлены в таблице 3.1. Однако следует
иметь в виду, что данный список является
далеко не полным.
Таблица
3.1 Источники загрязняющих веществ
Главными
антропогенными источниками загрязнений
атмосферы являются все виды процессов
горения: сжигание топлива (угля, нефти,
газа, торфа, древесины) для производства
энергии, а также в двигателях автомобилей,
лесные пожары и др.
↓ ↓
↓
↓ +О2
↓
↓
Двуокись
серы трехокись
серы ↓
↓ +Н2О
↓ +Н2О
↓
↓ ↓
↓
↓ +О2
↓
↓
сернистая
кислота серная
кислота (Са и Fe)
Рисунок
3.1 Химические реакции соединений серы
в атмосферном воздухе
В
процессах сжигания топлива выделяются
окислы углерода СО и СО2,
частицы углерода — сажа, окислы серы и
азота, другие вещества.
Наименьшие
количества загрязнителей выбрасываются
при сжигании природного газа и нефти,
наибольшие — угля, в особенности
низкосортного — окислы серы (SO2,
SO3),
частицы углерода (сажа), силиката кальция
(зола), окислы металлов, в основном
кальция и железа.
Окислы
серы и азота соединяются в атмосфере с
парами воды и образуют кислоты, выпадающие
на Землю в виде кислотных осадков. Окислы
металлов соединяются в воздухе с каплями
кислот и образуют сульфаты металлов
(рисунок 3.1).
Вещества,
образуемые в атмосфере путем происходящих
в ней химических реакций, называют
вторичными
загрязнителями.
Совокупность
паров воды (туман), аэрозолей серной
кислоты, сульфатов металлов и сажи,
образующихся при сжигании угля, создают
явление, называемое угольным, или
промышленным
смогом
(от англ. smoke
— дым и fog
— туман), что в переводе означает «смесь
дыма и тумана». Капли серной кислоты
дополнительно адсорбируют воду и туман
сгущается, достигая высокой степени
кислотности. Высокие концентрации смога
вызывают нарушение дыхания и болезни
легких.
До
середины XX в. в связи с распространением
угольного отопления в жилых домах
угольный смог был обычным явлением в
крупных городах Англии, отчего получил
название «лондонского» смога. В 1911 г. в
Лондоне от угольного смога умерло 1150
человек, в 1952 г. — 4000, а в 1956 и 1957 г. еще
2500 человек. После этого, индивидуальные
системы угольного отопления в Лондоне
были заменены на современные, не
загрязняющие воздух.
Все
более значительным фактором загрязнения
атмосферы становится транспорт. Выхлопные
газы автомобилей, работающих на бензине
и мазуте, содержат окислы углерода (СО
и СО2),
окислы азота, частицы несгоревшего
топлива и продукты его неполного сгорания
— углеводороды и сажу, при использовании
этилированного бензина воздух загрязняют
частицы свинца.
Под
действием ультрафиолетовых лучей Солнца
окислы азота и углеводороды вступают
между собой в фотохимические реакции
и образуют агрессивный фотохимический,
или белый, смог, содержащий озон и другие
сильные окислители — пероксиацетилнитраты
(ПАН), альдегиды, кетоны и др.
Фотохимический
смог образуется
при следующем комплексе условий:
—
высоком уровне солнечной инсоляции;
—
большом числе автомобилей;
—
наличии препятствий к разбавлению
воздуха (расположение города в низменной
местности, его окружение горами, явление
температурной инверсии).
Впервые
фотохимический смог был описан в
Лос-Анджелесе, поэтому его еще называют
лос-анджелесским (рисунок 3.2). Этот город
лежит в лощине, с трех сторон окружен
горами, а со стороны моря на него дуют
прохладные ветры. В результате нижний
слой воздуха оказывается более холодным,
что не дает загрязнениям подняться и
перевалить за горный хребет. Наибольшие
концентрации фотохимического смога
наблюдаются в Мехико, из-за огромного
количества машин.
Рисунок
3.2 Формирование фотохимического смога
Таким
образом, угольный («лондонский») и
фотохимический смог различны по
механизмам образования и имеют разные
свойства (таблица 3.2).
Таблица
3.2 Сравнительная характеристика
фотохимического и угольного смога
Важнейшим
свойством атмосферы является ее
способность к разбавлению своих
составляющих и их быстрому перемещению
на большие расстояния.
Атмосфера
имеет высокую способность к самоочищению
за счет вымывания загрязнителей (твердых
частиц и кислот) в составе осадков.
Загрязнители,
приносимые воздушными массами с
территорий других стран, называют
трансграничными.
Качество воздуха
в населенных пунктах Республики Казахстан
Загрязнение
воздушного бассейна на территории
республики оценивается в 20-ти населенных
пунктах по результатам анализа и
обработки проб воздуха, отобранных на
стационарных постах наблюдений за
загрязнением атмосферы (ПНЗ) национальной
гидрометеорологической службы РГП
«Казгидромет».
Таблица
3.3
— Сведения о степени загрязнения
атмосферного воздуха городов РК в 2005
г.
Исследуется
16 загрязняющих веществ, подлежащих
контролю в воздушном бассейне Республики
Казахстан. Одновременно с отбором проб
воздуха измеряются метеорологические
характеристики: направление и скорость
ветра, температура и влажность воздуха,
состояние погоды, позволяющие определить
рассеивание примесей в атмосфере.
Основными
критериями качества атмосферного
воздуха являются значения предельно
допустимых концентраций (ПДК)
загрязняющих веществ и уровень загрязнения
атмосферы, который оценивается по
величине комплексного индекса
загрязнения атмосферы (ИЗА5)
К
загрязненным городам (ИЗА5
≥ 5) отнесено 9 городов Казахстана, в том
числе с высоким и очень высоким загрязнения
воздуха (ИЗА5
более 7) — 8 городов. Наибольший уровень
загрязнения воздуха наблюдается в
г. Алматы (ИЗА5
15,2),
в Караганда
– 13,9; Шымкент – 11,8; Актюбинск – 10,1;
Усть-Каменогорск-8,7; Риддер и Темиртау
по 8,3; Тараз-8,0; Жезказган – 5,5 ИЗА5.
Рисунок
3.3 Средние концентрации примесей (кратные
ПДК) по РК в 2005 г.
В
17 городах республики средние за год
значения концентраций загрязняющих
веществ хотя бы одной примесью превышают
ПДК, а в 6 городах (Алматы, Караганда,
Риддер, Темиртау, Усть-Каменогорск,
Шымкент) выше ПДК были концентрации
сразу трех и более веществ.
Главной причиной
загрязнения атмосферы является
производство всех видов энергии.
Но воздух загрязняют
и другие отрасли промышленности, в
особенности горнодобывающая, тяжелая,
атомная, а также мусороперерабатывающие
заводы, выхлопные газы автотранспорта
и др.
Наиболее сильное загрязнение
атмосферы имеется в городах, но в
последнее время оно приобретает все
более глобальный характер.
Загрязнение
воздушного бассейна на территории
республики наблюдается в 20-ти населенных
пунктах по результатам анализа и
обработки проб воздуха, отобранных на
стационарных постах наблюдений за
загрязнением атмосферы (ПНЗ) Национальной
гидрометеорологической службы Казахстана.
Загрязнение
атмосферных осадков и снежного покрова
Данные
о химическом составе
жидких и твердых осадков
служат показателем загрязнения слоя
атмосферы, в котором образуются облака
и
Рис.
3.4 Динамика индекса загрязнения атмосферы
(ИЗА5)
по городам РК.
выпадают
осадки. Химико-аналитические анализы
атмосферных осадков определяют 14
показателей, По программе Всемирной
метеорологической организации (ВМО) в
пробах осадков и снега определялись
анионы — сульфаты, хлориды, нитраты;
катионы — аммоний, натрий, калий, кальций,
магний; микроэлементы – свинец, медь,
кадмий, мышьяк, кислотность и удельная
электропроводность.
Наблюдения
за химическим
составом атмосферных осадков заключались
в отборе проб дождевой воды на 41
метеорологической
станции (МС), расположенных как в сельской
местности, так и в городах республики.
Пробы снега
на территории Казахстана отбираются
32 МС один раз за зиму в период максимального
накопления влагозапаса в снеге.
Снежный
покров является индикатором загрязнения
атмосферного воздуха, в нем накапливается
суммарное количество загрязняющих
веществ, выпадающих из атмосферного
воздуха с начала периода установления
устойчивого снежного покрова, что
помогает выявить ареал распространения
загрязняющих веществ от выбросов
промышленных предприятий, включая
трансграничный перенос.
Почти
по всей территории республики в снежном
покрове преобладют содержание
гидрокарбонаты (31%), сульфаты (21 %),
хлоридные ионы (13 %) и ионыв кальция (12
%).
Все
определяемые примеси, в том числе соли
тяжелых металлов в осадках и снежном
покрове не превышают ПДК.
Тяжелые
металлы.
Средние концентрации свинца, меди,
мышьяка в атмосферных осадках остаются
в пределах нормы. Максимальные концентрации
в атмосферных осадках свинца отмечены
в г. Алматы – 15,1 мкг/л. Концентрации меди
(57,0 мкг/л), мышьяка (27,3 мкг/л) и кадмия
(3,4 мкг/л)
обнаружены в г.
Балхаш.
Кислотность
проб снежного покрова имеет характер
нейтральной и слабощелочной среды.
1) Составить схему
формирования промышленного смога, (Л
1, стр.309-309).
1) Составить схему
формирования фотохимического смога (Л
1, стр.309-310).
1. Чебышев Н. В.,
Филиппова А. В. Основы экологии. – Москва,
2004 г.
2. Национальный
доклад о состоянии окружающей среды в
Республике Казахстан, МООС РК, Алматы,
2007 г.
3. В.Г. Игнатов,
А. В. Кокин. Экология и экономика
природопользования., Р-на-Д, 2003 г.
4. Л.И. Губарева,
О. М. Мизирева, Т. М. Чурилова. Экология
человека. М., 2005
5
Г. С. Оспанова, Г. Т. Бозшатаева. Экология.
– Алматы, 2002
6. Под редакцией
А. С. Степановских . Общая экология. М.,
2001.
Наталья Игоревна Гелюх
Эксперт по предмету «Экология»
К природным факторам, способствующим загрязнению атмосферного воздуха, относятся:
Наиболее значимым из их числа является вклад ветровой эрозии. Суммарно на всей территории Земли ежегодно из атмосферы выпадает 4,6-8,3 млрд. т. терригенной (сухопутного происхождения) пыли, которая образуется в основном в полупустынных и пустынных регионах. Антропогенная деятельность обычно приводит к усилению процессов дефляции и образованию перевеиваемых песков, пыльных бурь и т.д.
Вторым по значимости источником служит вулканизм. Его вклад составляет около 40 млн. т в год. Поступление вулканических выбросов крайне неравномерно. Крупные извержения сопровождаются масштабными выбросами, которые перемещаются на расстояния в тысячи километров. В результате извержений вулканов в атмосферу попадает пыль, различные газы:
Биологические процессы также оказывают воздействие на состав атмосферы, определяя динамику углекислого газа, кислорода и азота. Некоторые микроорганизмы могут выделять значительное количество метана, сероводорода и других газов. Растения, особенно анемофилы, выбрасывают в атмосферу значительное количество пыльцы.
Существенным источником загрязнения атмосферы служат лесные пожары. Значительная их часть имеет антропогенное происхождение, поэтому к природным источникам они относятся лишь условно.
В значительных объемах в атмосферу попадает космическая пыль (до 10 тысяч тонн в сутки). В более распространенных «каменных» ее частичках (на них приходится 75% космических частиц) содержатся в основном $Na$, $Mg$, $Al$, $Si$, $K$, $Ca$, $Ti$, $Cr$, в «железных» метеоритах – $Fe$, $Co$, $Ni.$
«Источники и состав загрязнений атмосферного воздуха» 👇
К антропогенной группе источников загрязнения воздуха относятся промышленность, транспорт, сельскохозяйственное производство, коммунально-бытовая сфера. Состав выбросов загрязнителей различен в зависимости от их источника. По агрегатному состоянию все выбросы подразделяют на газообразные, жидкие и твердые.
В структуре загрязнения воздуха доля промышленности достигает 35%, вклад топливного комплекса – около 23%, автотранспорта – 42%.
В нашей стране основной источник выбросов – это теплоэнергетика. Она является источником твердых частиц, оксидов углерода, азота и серы, окислов металлов. На втором месте находится черная металлургия, поставляющая пыль, сернистый ангидрид, окись углерода, также фенолы, сероводород, различные летучие углеводороды и другие химические вещества.
Среди передвижных источников загрязнения лидирует автотранспорт.
В зависимости от развития транспорта и промышленности, в различных городах его вклад в суммарное загрязнение атмосферы может составлять от 10% до 90% и более, однако обычно на него приходится около половины выбросов загрязняющих веществ в городскую атмосферу. Структура его выбросов близка к таковой для топливного комплекса, однако наиболее опасен он выбросами свинца.
Помимо химического загрязнения атмосферного воздуха, промышленность и транспорт оказывают и другие негативные воздействия на атмосферу. Они способствуют ее тепловому загрязнению, изменению прозрачности, что может вызывать эффекты как похолодания (пылевое загрязнение), так и потепления (парниковые газы). Кроме того, промышленные объекты и транспорт служат источником техногенных вибраций, шумового и электромагнитного загрязнения. Они оказывают влияние и на циркуляцию атмосферы, вызывая локальные и региональные отклонения от нормы, тем самым, вмешиваясь в режим распределение осадков.
Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу
Поиск по теме
Виды загрязнений атмосферы
Митрофанова Андреевна Анжелика
Определение, структура
Атмосфера является газообразной земной оболочкой, включающей смесь разных газов на высоту 100 км. от планеты. Слоистая структура атмосферы регулирует тепловой режим и защищает живые организмы.
- Азот 78%;
- Аргон 0,9%;
- Углекислый газ 0,03%;
- Прочие газы 0,07%.
Загрязнение атмосферы
Загрязнение атмосферы Земли — поступление в атмосферный воздух неспецифичных для него физических, химических и биологических веществ или изменение их естественной концентрации.
Всемирная организация здравоохранения ведет статистику нарушения здоровья людей в результате любого вида атмосферных загрязнений. Так, ежегодно 3,7 миллиона человек умирают в результате атмосферного загрязнения и появления онкологических заболеваний.
Основным документом, регулирующим и снижающим выбросы загрязнений является Киотский протокол.
«Виды загрязнений атмосферы» 👇
По масштабам распространения:
По агрегатному состоянию загрязняющие вещества могут быть:
По характеру загрязнения:
Среди промышленных загрязнителей наиболее опасными считаются: механическая пыль, возгоны (конденсация паров при охлаждении веществ), летучая зола, промышленная сажа.
Дата последнего обновления статьи: 30.08.2023
