Загрязняющие вещества в атмосфере

Введение

Атмосфера - газообразная оболочка Земли, состоящая из смеси различных газов (азот, кислород, углекислый газ, аргон, инертные газы), водяных паров, пыли, а также загрязняющих веществ.

Исходя из термической структуры и циркуляции воздушных масс, атмосферу принято подразделять на сферические слои, которые называются: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера. Все загрязняющие вещества в атмосфере целесообразно объединить в два класса: материальные и энергетические. К материальным относятся эмиссии газов и аэрозолей, к энергетическим - тепловые выбросы, шум, вибрация, ультра- и инфразвук, электрические, магнитные и электромагнитные поля и ионизирующие излучения.
 

1. Основные вещества-загрязнители. Аэрозоль

Основные вещества - загрязнители подразделяются на три вида: газы, аэрозоли (взвеси) и радиация как особый вид загрязнений.

Основные газы:

углеводороды [CH] - органические соединения, состоящие исключительно из атомов углерода и водорода. Углеводороды считаются базовыми соединениями органической химии, все остальные органические соединения рассматривают как их производные. Углеводороды, как правило, не смешиваются с водой, поскольку атомы углерода и водорода имеют близкую электроотрицательность, и связи в углеводородах малополярны. Для предельных углеводородов характерны химические реакции замещения, а для непредельных - присоединения. Основные источники углеводородов - нефть, природные газы и каменный уголь. Детонационные свойства углеводородов зависят от их строения: чем больше разветвлена цепь углеводорода (т.е. чем больше в его молекуле третичных и четвертичных углеродных атомов), тем меньше он склонен к детонации и тем выше его качество, как горючего; чем меньше разветвлена цепь, тем склонность к детонации больше. Тип воздействия на живые организмы ключевым образом зависит от структуры самого углеводорода и может изменяться в очень широких пределах. Многие полициклические ароматические углеводороды являются сильными химическими канцерогенами. Такие соединения, как бенз[a]антрацен, бензапирен и овален, обладают ярко выраженными канцерогенными, мутагенными и тератогенными свойствами.

оксид углерода [CO]- (угарный газ, окись углерода, монооксид углерода) - бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха. Химическая формула - CO. Нижний и верхний концентрационные пределы распространения пламени: от 12,5 до 74% (по объёму). Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы. Он способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта. Углекислый газ легко пропускает ультрафиолетовые лучи и лучи видимой части спектра, которые поступают на Землю от Солнца и обогревают её. В то же время он поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является одним из парниковых газов, вследствие чего принимает участие в процессе глобального потепления.

окислы азота [NOx]- Азотный тетраоксид (АТ, амил) на 99% состоит из тетраоксида азота (N2O4) и представляет собой летучую жидкость со своеобразным сладковато-острым запахом. Окраска жидкости и паров окислителя изменяется с изменением температуры от почти бесцветной - при минус 40°С, через желтую и красно-бурую до почти черной - при температуре +180°С. Плотность азотистого тетраоксида составляет 1,447 г/см3, температура замерзания (плавления) - минус 11,2°С, температура кипения - плюс 21,5°С. При температуре +40°С тетраоксид азота почти полностью диссоциирует на NO2 и NО. Химическое равновесие в смеси окислов азота при изменении температуры устанавливается почти мгновенно. Амил хорошо смешивается с органическими растворителями, создавая с рядом органических веществ (керосином, бензином, бензолом и др.) взрывоопасные смеси. Взаимодействуя с водой, AT подвергается гидролизу с образованием азотной и азотистой кислот.

Ведущий в токсикологическом отношении газообразный компонент диссоциации амила - диоксид азота - является высокоопасным соединением. Порог ощущения запаха диоксида азота 10 мг/м3, раздражающего действия - 150 мг/м3 при 4-минутной экспозиции и 90 мг/м3 при 15-минутном воздействии. Концентрация выше 400 мг/м3 вызывает токсический отек легких. Содержание диоксида азота в атмосферном воздухе и в воздухе рабочей зоны производственных помещений строго регламентируется. Окислители типа азотной кислоты представляют собой многокомпонентные рецептуры, в которых около 70% составляет азотная кислота, 24-28% тетраоксид азота, 0,7-3% вода и 0,15-1,3% ингибиторы коррозии. Пары АК имеют желто-бурый или оранжевый цвет. Азотная кислота (АК) - летучая бесцветная жидкость, дымит на воздухе с образованием желтого облака ("лисий хвост"). На воздухе разлагается с образованием двуокиси азота, воды и кислорода. Токсичность азотной кислоты и ее окислов чрезвычайно велика. Концентрация 0,1-0,3 мг/л опасна даже при небольшой экспозиции. ПДК равна 0,005 мг/л. Пары оксидов азота тяжелее воздуха в 3,2 раза, растворяясь в воде, образуют азотную и азотистую кислоты и их соли (в частности нитраты и нитриты). Окислы азота принимают участие в образовании фотохимического смога, что приводит к вторичному загрязнению атмосферы городов. К фотохимическим процессам, характерным для южных солнечных городов, относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН), которые при концентрациях 0,1-0,5 мг/м3 могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений.

озон [O3]- состоящая из трёхатомных молекул O3 аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях - голубой газ. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, практически чёрные кристаллы. Озон - мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы. Продуктом реакции в основном является кислород. Атмосферный (стратосферный) озон является продуктом воздействия солнечного излучения на атмосферный (О2) кислород. Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждать растения. Высокая окисляющая способность озона и образование во многих реакциях с его участием свободных радикалов кислорода определяют его высокую токсичность. Воздействие озона на организм может приводить к преждевременной смерти.

Аэрозоли - дисперсные системы, состоящие из частиц твердого тела или капель жидкости, находящиеся во взвешенном состоянии в газовой среде (обычно в воздухе). Основной аэрозоль атмосферы - сернистый ангидрид SO2.

Свойства аэрозоля:

Свойства аэрозолей определяются не только состоянием и свойствами дисперсной фазы, т.е. самих частиц, а и взаимодействием их с дисперсионной средой. Последняя характеризуется природой газа, его давлением, температурой и наличием их градиентов, а также скорости течения и турбулентности. Бесконечное разнообразие свойств аэрозолей предопределяется сочетанием некоторых факторов. К ним относятся химическая природа аэрозольных частиц, их форма, строение и размер. Последний может меняться в очень широких пределах - от нескольких ангстрем до долей миллиметра.

Адсорбция (лат. ad - на, при, в; sorbeo - поглощаю) - увеличение концентрации растворенного вещества у поверхности раздела двух фаз (твердая фаза-жидкость, конденсированная фаза - газ) вследствие нескомпенсированности сил межмолекулярного взаимодействия на разделе фаз. Адсорбция является частным случаем сорбции, процесс, обратный адсорбции - десорбция. Поглощаемое вещество, ещё находящееся в объёме фазы, называют адсорбтив, поглощённое - адсорбат. В более узком смысле под адсорбцией часто понимают поглощение примеси из газа или жидкости твёрдым веществом (в случае газа и жидкости) или жидкостью (в случае газа) - адсорбентом. При этом, как и в общем случае адсорбции, происходит концентрирование примеси на границе раздела адсорбент-жидкость либо адсорбент-газ. Процесс, обратный адсорбции, то есть перенос вещества с поверхности раздела фаз в объём фазы, называется десорбция. Если скорости адсорбции и десорбции равны, то говорят об установлении адсорбционного равновесия. В состоянии равновесия количество адсорбированных молекул остается постоянным сколь угодно долго, если неизменны внешние условия (давление, температура и состав системы).

Абсо́рбция (лат. absorptio от absorbere - поглощать) - процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидким поглотителем - абсорбентом. Для абсорбции газа используют жидкие растворители (воду с добавками химических веществ), которые реагируют с вредными веществами в газовом потоке при разных способах контакта между газовой и жидкой фазами. Газы, растворимость которых при 273 К и парциальном давлении 101 кПа составляют сотни граммов на 1 кг воды, - хорошо растворимые (HCl, HF, NH3). Если растворяются доли грамма вещества, то их называют плохо растворимыми (Ог, N2, СО).

Смог (от англ. Smoky fog, буквально - "Дымовой туман") - чрезмерное загрязнение воздуха вредными веществами, выделенными в результате работы промышленных производств, транспортом и теплопроизводящими установками при определённых погодных условиях. Первоначально под смогом подразумевался дым, образованный сжиганием большого количества угля (смешение дыма и диоксида серы SO2). В 1950-х гг. в Калифорнии Хааген-Смит впервые описал новый тип смога - фотохимический, который является результатом смешения в воздухе следующих загрязняющих веществ: оксиды азота, например, диоксид азота (продукты горения ископаемого топлива); тропосферный (приземный) озон; летучие органические вещества (пары́ бензина, красок, растворителей, пестицидов и других химикатов); перекиси нитратов.

Все перечисленные химикаты обычно обладают высокой химической активностью и легко окисляются, поэтому фотохимический смог считается одной из основных проблем современной цивилизации.

. Радиоактивные вещества

Способность некоторых химических элементов (например, урана, радия) испускать невидимые лучи в результате самопроизвольного изменения или распадения ядер атомов называется радиоактивностью, а сами элементы - радиоактивными.

Радиоактивные лучи по своей природе не однородны. Это можно установить, поместив радиоактивный элемент, на пример радий, в толстостенную свинцовую коробку с небольшим отверстием. Если на пучок лучей, испускаемых радием (рис. 61), при выходе из коробки воздействовать электромагнитным полем, то он разделяется на три потока, которые назвали альфа (α)-, бета (β)- и гамма (γ)-лучами. Пример: α-лучи, представляющие собой поток двукратно ионизированных положительным зарядом атомов гелия, отклоняются магнитным полем к отрицательному полюсу; β-лучи являются потоком отрицательно заряженных электронов и отклоняются к положительному полюсу; γ-лучи - это очень короткие электромагнитные волны, не имеющие никакого заряда. Именно γ-лучи обладают способностью проникать через толщу различных материалов при проверке последних на присутствие дефектов.

Источником радиоактивного загрязнения атмосферы являются испытательные взрывы ядерного оружия. Они могут быть двух типов:

) основанные па процессах расщепления, в котором используются U235 или Ри239;

) основанные па реакциях соединения, в которых используются легкие ядра (водород или литий).

Ядерный взрыв представляет собой неконтролируемую цепную реакцию, в ходе которой возникает очень интенсивный поток нейтронов, способный навести радиоактивность на всю окружающую среду. Радиоактивные продукты, образующиеся при взрыве, состоят из оставшихся неиспользованными взрывчатых веществ (U235 и Ри239), продуктов расщепления, возникающих из этих веществ (Sr90, Cs137, J131 и т. п.), и продуктов активации, образующихся из элементов, присутствующих в почве и воде (Са45, Na24), под влиянием бомбардировки нейтронами.

Сила взрыва и сопровождающий его значительный подъем температуры превращают эти радиоактивные вещества в газы и переносят их в высокие слои атмосферы в виде более или менее топко размельченных частиц. Загрязнения поднимаются на большую высоту при взрыве водородной бомбы, основанной на синтезе, чем атомной, основанной на расщеплении. Немедленным результатом взрыва является, таким образом, первичное загрязнение атмосферы в данном районе. После этого возникает вторичное загрязнение вследствие выпадения радиоактивных осадков. Размер территории, загрязняемой частицами радиоактивных веществ, варьирует в зависимости от высоты, на которую они были подняты взрывом, и от размеров частиц. В конце концов, они оседают или увлекаются вниз дождевыми каплями и покрывают поверхность земли. Таким образом, возникают загрязнения в районах, более или менее отдаленных от места взрыва. Время их появления зависит от типа и силы бомбы. Спустя определенное время после взрыва основными остающимися загрязнениями являются Sr90 и Cs137.

Количественный и качественный аспекты загрязнения.

Важность радиоактивных загрязнений определяется тон опасностью, которая возникает в результате поступления их в атмосферу. Эта опасность зависит не только от общего уровня загрязнения, по и от токсичности радиоактивных веществ. Кроме того, необходимо принимать в расчет область распространения их, а также частоту, с которой эти загрязнения попадают в атмосферу.

Радиация в переводе с латинского "сияние", "излучение" - процесс распространения потока элементарных частиц и квантов электромагнитного излучения. Радиация вторгается в молекулы и атомы любого вещества повстречавшегося на её пути, вызывает возбуждение атомов и появление ионов (ионизацию), отсюда произошло другое название ионизирующее излучение. Радиация - это естественный фактор окружающей среды, существовавший задолго до появления человечества и существующий на всём протяжении его развития (есть, даже теории что радиации принадлежит не последняя роль в появлении жизни на Земле).

Радионуклиды - радиоактивные атомы с данным массовым числом и атомным номером, а для изомерных атомов - и с определенным энергетическим состоянием атомного ядра. Атомы являются сложными системами, состоящими из частиц - волн трех категорий: протонов и нейтронов в ядре атома и электронов окружающих ядро и образующих электронную оболочку. На ядро приходится почти вся масса атома. Общее число протонов и нейтронов (нуклонов) составляет массу нуклида. Некоторые могут находиться в различных ядерно-энергетических состояниях. Одно из этих состояний представляют изотопы - нуклиды с одинаковым числом протонов, другое - изобары - атомы с различным числом протонов и нейтронов, но с одинаковым массовым числом.

В воздухе насчитываются сотни загрязняющих веществ. Наибольшее негативное влияние на атмосферу и здоровье человека оказывают следующие классы соединений:

. Окислы углерода СО и СО2

. Окислы серы SO2 и SO3

. Окислы азота NO, NO2, N2O

. Летучие органические вещества - метан CH4; бензол C6H6, хлорфторуглеводороды - ХФУ.

. Взвешенные твердые частицы - пыль, сажа, асбест, соли металлов, диоксиды, пестициды и др.

. Негативное влияние атмосферных веществ-загрязнителей на здоровье человека

Различные вещества, загрязняющие воздух, по разному влияют на состояние здоровья человека, вызывая различные болезни. Вдыхание воздуха, в котором присутствуют продукты горения (разреженный выхлоп дизельного двигателя), даже в течение непродолжительного времени, например, увеличивают риск получить ишемическую болезнь сердца.

Промышленные предприятия и автотранспорт выбрасывают чёрный дым и зеленовато-жёлтый диоксид, которые повышают риск ранней смерти. Даже сравнительно низкая концентрация этих веществ в атмосфере вызывают от 4 до 22 процентов смертей до сорока лет. Выхлопы автомобильного транспорта, а также выбросы предприятий, сжигающих уголь, насыщают воздух крошечными частицами загрязнений, способных вызывать повышение свёртываемости крови и образование тромбов в кровеносной системе человека. Загрязнённый воздух приводит также повышению давления. Это вызвано тем, загрязнение атмосферы приводит к изменению той части нервной системы, которая контролирует уровень кровяного давления. Из-за загрязнения воздуха в крупных городах происходит примерно пять процентов случаев госпитализации.

При высоких концентрациях ядовитых примесей в атмосферном воздухе оказывает сильное воздействие на организм человека может проявиться в короткие сроки. Такие случаи сравнительно редки, но все же имеют место. В Лондоне в 1952-1966 гг. зарегистрировано 18 случаев высокого содержания вредных, примесей в атмосферном воздухе, приведших к трагическим последствиям.

Широкую известность приобрел случай загрязнения атмосферного воздуха в долине р. Маас в 1930 г. (Бельгия), который сопровождался неблагоприятными метеорологическими условиями - инверсией температуры, густым туманом. В этой долине на участке 24 км сосредоточено большое количество загрязняющих атмосферный воздух предприятий: коксохимические заводы, доменные печи, сталелитейные заводы, ТЭЦ, стекольные заводы, заводы по производству извести, цинка, сернистой кислоты и искусственных удобрений. В течение 3 дней умерли 60 человек, несколько тысяч людей ощущали недомогание с нарушением функции органов дыхания. В 1946 г. высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха отмечен в г. Иокогаме (Япония), совпавший с периодом слабых ветров и повлекший к резкому раздражению дыхательных путей в виде астматического синдрома.

В 1948 г. в октябре в г. Донора (США)" крайне неблагоприятные метеорологические условия, сопровождавшиеся густым туманом и инверсией температуры, способствовали накоплению в атмосфере и проявлению токсического воздействия выбросов сталеплавильного завода, фабрики по производству сернистой кислоты и завода по переработке цинка. В результате 17 человек умерли. Во время этой трагедии из 14000 жителей 420 испытывали серьезные затруднения дыхания и раздражение слизистых оболочек глаз, носа и горла. Жители Лос-Анджелеса (США) сравнительно часто испытывают токсическое действие фотохимического смога, образующегося в результате фотохимических реакций сернистого и серного ангидридов, окислов азота, альдегидов, кетонов, хлористых углеводов, хлористых альдегидов, акролеина, озона, перекисей углеводородов, нитроолефинов, свободных органических радикалов, окиси углерода и других веществ. Особую опасность представляют летние смоги.

При воздействии загрязняющих веществ на организм человека следует подчеркнуть, что оно зависит как от концентрации вещества (мг в 1 м3 воздуха), так и от длительности воздействия.

При короткой экспозиции переносимы более высокие уровни загрязнителей, при более длительной - пороговый уровень снижается.

. Классификация Н.Ф. Реймерса

По классификации Н.Ф Реймерса в качестве источников загрязнения атмосферы могут быть:

точка выброса веществ;

хозяйственный объект, производящий загрязняющее вещество;

регион, откуда поступают полютанты;

внерегиональный фон загрязнений.

Н.Ф. Реймерс приводит следующую схему классификации экологических факторов. По времени: эволюционный, исторический, действующий. По периодичности: периодический, непериодический. По очередности возникновения: первичный, вторичный. По происхождению: космический, абиотический, биогенный, биотический, биологический, природно-антропогенный, антропогенный (в том числе техногенный, загрязнения среды), антропический (в т.ч. беспокойства).

Изменения в составе атмосферы могут происходить под влиянием природных катастроф, например извержения вулканов. Но основные изменения происходят под влиянием хозяйственной деятельности человека: большинство современных технологических процессов, работа транспорта связаны с потреблением кислорода и выбросом пыли, газа, живой и неживой органики, электромагнитным излучением. Промышленные выбросы увеличиваются в среднем на 2-5% в год.

Воздух большого города сильно отличается от чистого лесного воздуха. Причина этого - выбросы автотранспорта, котельных и промышленных предприятий. Автомобили и котельные выбрасывают стандартный набор газов: сернистый газ SO2, оксиды азота NO и NO2, угарный газ CO, Aформальдегид HCOH, а также сажу.

Металлургические предприятия выбрасывают в воздух сернистый газ, угарный газ, формальдегид и циановодород HCN. В окрестностях алюминиевых заводов атмосфера обычно загрязнена фтороводородом. Целлюлозно-бумажные комбинаты "обогащают" окружающий воздух сероводородом, хлором, фенолом C6H5OH и формальдегидом. Такие предприятия сильно ухудшают качество воздуха.

. Данные о количестве газообразных выбросов

Образование паро- и газообразных загрязнений характерно для различных промышленных предприятий, технологические процессы которых отличаются по характеру, токсичностью, степенью выделения вредных веществ в атмосферу Подавляющее большинство технологических процессов отмечается химическими реакциями (окисление, восстановление, замещения, разложения), а также электрохимическими (электролиз) и физическими (испарения, дистиляция, азеотропная дистилляция) процессами.

Наибольшую часть паро- и газообразных выбросов составляют продукты окисления, образуются преимущественно в процессах горения, когда во время окисления углерода выделяется диоксид и оксид углерода, при окись сленни серы - диоксид серы, а при высокотемпературном окислении азота в печах - оксид и диоксид азота Однако при неполном сгорании не происходит полное окисление органических веществ и могут образуется альдегиды, кетоны или органические кислоты Продукты горения из печей при взаимодействии с атмосферой могут образовывать гидросульфид.

Промышленные восстановительные процессы также бывают источниками загрязняющих веществ - в основном гидросульфида при производстве кокса Крупнейшими источниками загрязнения в химической промышленности являются процессы каарбонизации угля и производства газового угля, сульфат целлюлозы и др. Примерами восстановительных процессов является производство соляной кислоты из хлора и водорода, а также выделение гидросульфита при производстве вискозных волокон.

Значительными источниками загрязнения атмосферы в химической промышленности являются также физические процессы, в частности испарения и дистилляция (например, выброс углеводородов, хлорпроизводных углеводородов и других растворители ей, испаряющиеся в процессе производства, и использование этих продуктов) Дистилляция различных химических веществ, включая смолами, а также некоторые нефтеочистные и нефтехимические процессы - еще один источник выбросов вредных веществ в атмосферу.

Источником большого количества загрязнения может быть процесс испарения, если даже испарять небольшое количество веществ с очень неприятным запахом в воздухе.

Распределение загрязнения над промышленными районами, городами, сельской местностью, океанами имеет определенное свойство, которое зависит как от вида загрязнителя, так и от его размера. В том роде, что загрязнения на промышленными районами в большей степени крупнее чем над другими местностями. Но в природе существует связь между всеми процессами жизни, и загрязнения одной местности в итоге ведет к загрязнению другой.

. Основные проблемы общепланетарного масштаба

Парнико́вый эффе́кт - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

В настоящее время проблема парникового эффекта является одним из наиболее глобальных экологических вопросов, стоящих перед человечеством. Суть этого явления состоит в том, что солнечное тепло остается у поверхности нашей планеты в виде оранжерейных газов. Главной причиной парникового эффекта является попадание в атмосферу промышленных газов. Парниковый эффект создают углекислый газ, оксид азота, метан, хлорфторуглероды. Все эти газы - результат деятельности человека.

Последствий же парникового эффекта:

.Повышенная испаряемость воды в океанах.

.Увеличение выделения углекислого газа, метана, а также закиси азота в результате промышленной деятельности человека.

.Быстрое таяние ледников, смена климатических зон, что приводит к уменьшению отражающей способности поверхности Земли, ледников и водоемов.

.Разложение соединений воды и метана, которые находятся возле полюсов.

.Замедление течений, в том числе и Гольфстрима, что может вызвать резкое похолодание в Арктике.

.Нарушение структуры экосистемы, сокращение площади тропических лесов, исчезновение популяций многих животных, расширение среды обитания тропических микроорганизмов.

Озоновые дыры - Озоновой дырой считается локальное падение в озоновом слое Земли концентрации озона. Изначально специалисты предположили, что концентрация озона имеет свойство меняться из-за частиц, которые выбрасываются при любом атомном взрыве. Виновниками длительное время считали высотные самолеты и полеты космических кораблей.

Однако в ходе многочисленных исследований и опытов было доказано, что содержание озона может качественно варьироваться также из-за определенных естественных загрязнителей воздушной среды, содержащих азот.

Последствия:

Озоновая дыра представляет опасность для живых организмов, поскольку озоновый слой защищает поверхность Земли от чрезмерных доз ультрафиолетового излучения Солнца. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.

Кислотные осадки - кислотные дождь, туман, снег и любая другая форма атмосферных осадков с кислотностью выше нормы, т.е. с pH ниже 5,6.

Кислотные дожди оказывают разрушающее действие на конструкционные материалы, что приводит к значительным повреждениям и гибели памятников истории и культуры. Основными повреждающими веществами являются диоксид серы, оксиды азота, формальдегид. Степень воздействия кислотных дождей на конструкционные материалы зависит от многих факторов: вида материала, его пористости, условий эксплуатации (воздействие света, ветра, влаги) и др. Особенно сильное корродирующее действие кислотных дождей испытывают металлические сооружения, скорость коррозии во многом определяется температурой и влажностью воздуха, скоростью ветра, концентрацией диоксида серы, общим количеством и кислотностью осадков.

Последствия:

Повреждение статуй, зданий, металлов и отделки автомобилей.

Гибель рыб, водных растений и микроорганизмов в озерах и реках.

Понижение способности к воспроизводству лососей и форели при рН < 5,5.

Гибель и понижение продуктивности многих видов фитопланктона, когда рН<6-8.

Разрыв азотного цикла в озерах, когда величина рН колеблется от 5,4 до 5,7.

Ослабление или гибель деревьев, особенно хвойных пород, произрастающих на больших высотах, из-за вымывания из почвы кальция, натрия и других питательных веществ (Рисунок IV).

Повреждение корней деревьев и гибель многих видов рыб из-за высвобождения из почв и донных осадков ионов алюминия, свинца, ртути и кадмия.

Ослабление деревьев и усиление их подверженности болезням, насекомым, засухам, грибам и мхам, которые процветают в кислой среде.

Замедление роста культурных растений, таких, как помидоры, соя, фасоль, табак, шпинат, морковь, капуста-брокколи и хлопок.

Рост популяции 81агола, простейшего, вызывающего серьезную кишечную инфекцию, которая поражает скалолазов и альпинистов, пьющих воду из, казалось бы, чистых горных ручьев.

Возникновение и обострение многих болезней дыхательной системы человека, преждевременная гибель людей.

. Специфика загрязнений атмосферы выхлопными газами от автотранспорта

Автомобильный транспорт является одним из крупнейших загрязнителей окружающей среды. Его доля в общем объеме эмиссий в атмосферу составляет в среднем в Росси 35-40%, в крупных городах достигает 80-90%.

Возрастающие темпы автомобилизации в мире ведут к постоянному росту суммарного объема выбросов в атмосферу токсичных веществ с отработавшими газами автомобилей.

Необходимым условием успешного развития одной из важнейших составляющих материально-технической базы любого общества является автодорожный комплекс. Во всем мире автомобильный транспорт приобретает все более интенсивное развитие: по объему перевозок он в четыре раза превосходит все остальные виды транспорта, вместе взятые. Однако, наряду с очевидными преимуществами, процесс развития автодорожного комплекса сопровождается возрастающим негативным воздействием на окружающую среду.

Специфика источников загрязнения (автомобилей) проявляется:

в высоких темпах роста численности автомобилей;

в их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения);

в непосредственной близости к жилым районам (автомобили заполняют все местные проезды и дворы жилой застройки);

в более высокой токсичности выбросов автотранспорта;

в сложности технической реализации средств защиты от загрязнений на подвижных источниках;

в низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей (приземном слое) и слабее рассеиваются естественным образом (даже при ветре) по сравнению с промышленными выбросами, которые, как правило, осуществляются через дымовые и вентиляционные трубы значительной высоты.

Перечисленные особенности подвижных источников приводят к тому, что автотранспорт создает в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха.

Наибольшее загрязнение выбросами от автотранспорта отмечается в Татарстане, Краснодарском и Ставропольском краях, Ростовской, Московской, Ленинградской, Нижегородской, Волгоградской областях. На долю автотранспорта в ряде регионов приходится свыше 50% общего объема выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, в том числе, согласно данным Минздрава РФ, в Пензенской области - 70%, в Санкт-Петербурге -71%, в Воронежской области - 77%, в Краснодарском крае - 87%, в Москве - 88%. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. т бензола, 17,5 тыс. т формальдегида и 1,5 т бенз(а)пирена.

Высокий процент автомобилей с карбюраторными двигателями, наряду с широким применением этилированного бензина на большей части территории России, обусловили загрязнение атмосферы соединениями свинца. Суммарный выброс свинца от автотранспорта по России в целом в 1998 г. составил 3 тыс. т., причем основным загрязнителем является грузовой транспорт: на его долю приходится 54% общей массы выброса свинца. На территории России максимальные выбросы свинца по абсолютной величине отмечаются в Уральском, Поволжском и Западносибирском регионах.

Загрязнение атмосферы подвижными источниками автотранспорта происходит в большей степени отработавшими газами через выпускную систему двигателя автомобиля, а также, в меньшей степени, картерными газами через систему вентиляции картера двигателя и углеводородными испарениями бензина из системы питания двигателя (бака, карбюратора, фильтров, трубопроводов) при заправке и в процессе эксплуатации.

Отработавшие газы автомобилей с карбюраторными двигателями в числе наиболее токсичных компонентов содержат оксид углерода, оксиды азота и углеводороды, а газы дизелей - оксиды азота, углеводороды, сажу и сернистые соединения. Один автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т. кислорода, выбрасывая при этом с отработавшими газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Снижению токсичности и нейтрализации отработавших газов уделяется основное внимание, и в этом направлении ведется постоянный поиск эффективных технических решений.

Картерные газы вносят свою долю в загрязнение атмосферного воздуха. Их количество в двигателе возрастает с увеличением износа. Кроме того, оно зависит от условий движения и режимов работы двигателя. На холостом ходу система вентиляции картерных газов, которой снабжены практически все современные двигатели, работает менее эффективно, что ухудшает экологические показатели автомобилей.

Испарения бензина имеют место при работе двигателя и в нерабочем состоянии. Внутренняя полость бензобака автомобиля всегда сообщается с атмосферой для поддержания давления внутри бака на уровне атмосферного по мере выработки бензина, что является необходимым условием нормальной работы всей системы питания двигателя, но в то же время создает условия для испарения легких фракций бензина и загрязнения ими воздуха.
 

8. Охрана атмосферного воздуха, контроль, отчистка

Охрана атмосферного воздуха закреплена в Конституции РФ и в Федеральном законе "Об охране окружающей среды" (2002).

Для контроля за чистотой атмосферы применяются различные методы измерения концентрации примесей: лабораторные, экспрессные, автоматические.

Для очистки воздуха от загрязнений используются аппараты различных типов: пылеуловители, электрофильтры, фильтры, туманоуловители и другие приспособления.

Кроме того вокруг предприятий создаются санитарно - защитные зоны, ширина которых составляет от 50 до 1000 м в зависимости от вида предприятия.

Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской Федерации информирует министерства и ведомства России, научно-исследовательские, проектные и другие организации о завершении государственной экологической экспертизы действующей нормативно-правовой, инструктивно-методической и нормативно-технической документации по охране атмосферного воздуха от загрязнения.

Способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы. Если они будут превышены, то самоочищение в атмосфере не приведет к полному рассеиванию и разложению примесей. Поэтому большие объемы вредных выбросов в атмосферу вызывают целый ряд неблагоприятных последствий.

В развивающихся странах главный экономический капитал - природные и возобновляемые ресурсы - расходуется быстрее, чем он может быть восстановлен и заменен. Некоторые страны уже израсходовали свои природные ресурсы и находятся на грани экологического банкротства. Это грозит им не только голодной смертью, но и возникновением социальной нестабильности и конфликтов, поскольку истощение ресурсов и разрушение окружающей среды вынуждает миллионы "экологических беженцев" покидать свои страны и вносить напряженность в развитые страны, поскольку бегут они именно туда.

Альтернативу этому пути комиссия видит в новом витке экономического роста. Не такого, который доминирует сегодня, а сбалансированного роста, основанного на формах развития, не представляющих угрозы окружающей среде.

Перейти от несбалансированной экономики к сбалансированной - это вопрос выживания человечества.

Правительство постоянно заботятся об охране окружающей среды, поскольку эта проблема неразрывно связана с улучшением здоровья, продлением жизни и работоспособности советских людей. За последние годы на предприятиях различных отраслей промышленности введены в действие многие совершенные технологические процессы, тысячи газоочистных и пылеулавливающих аппаратов и установок, которые резко сокращают или исключают выбросы вредных веществ в атмосферу. В широких масштабах осуществляется программа перевода предприятий и котельных на природный газ. За пределы городов выведены десятки предприятий и цехов с опасными источниками загрязнения воздушного бассейна. Все это привело к тому, что в большинстве промышленных центров и населенных пунктов страны уровень загрязнения заметно уменьшился.

Введены самые жесткие в мире предельно допустимые концентрации вредных веществ в атмосфере. Гигиенисты исходят из того, что предельно допустимые концентрации этих веществ в воздухе не окажут отрицательного воздействия на человека и природу.

Гигиенические нормативы - это государственное требование к руководителям предприятий. За их выполнением следят органы государственного санитарного надзора Министерства здравоохранения СССР, Государственный комитет по гидрометеорологии и контролю природной среды. В 1980 г. в Белоруссии завершена большая и важная работа по инвентаризации источников выбросов вредных веществ, а атмосферу. Результаты инвентаризации являются основой при разработке норм предельно допустимых выбросов на каждом промышленном предприятии. Проведенные мероприятия позволили снизить или стабилизировать загрязнение воздушной среды во многих городах республики. Предельно допустимые выбросы устанавливаются обязательно с учетом предельно допустимых концентраций.

Санитарный надзор за чистотой воздуха - один из важных элементов системы по охране атмосферного воздуха от загрязнений.

Необходимые действия:

. Сдерживать рост населения.

. Исключить расточительное уменьшение природных ресурсов.

. Достигать уровня и темпов экономического развития по возможности за счет возобновляемых природных ресурсов. А это в свою очередь должно привести к снижению загрязнения окружающей среды, защите и сохранению "экологического капитала" - природных ресурсов.

. Пересмотреть экономические решения, которые прямо или косвенно приводят к сведению лесов, опустыниванию, пагубным воздействиям на растительный и животный мир, загрязнению атмосферы и водных ресурсов.

. Изменить политику в отношении сельского хозяйства. Вместо "помощи" (субсидирования) в виде поставок излишков сельхозпродукции развивающимся странам следует оказывать им финансовую помощь, которая способствовала бы проведению в них важных внутренних реформ, нацеленных на увеличение производства и замедление разрушения их сельскохозяйственной ресурсной базы.

. Принять закон о безопасности пищевых продуктов. Это приведет к разумной технологии выращивания сельскохозяйственной продукции с целью получения экологически чистого продукта.

. Самым важным условием сбалансированного экономического развития является совместное рассмотрение экономических и экологических проблем в процессе принятия решений между развитыми и развивающимися странами, чтобы экологические и экономические системы стали полностью взаимосвязаны.

. Принимать только экологически сбалансированный бюджет.