Охрана атмосферного воздуха — ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды — пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.
Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.
Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.
Загрязнение атмосферного воздуха
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).
Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.
В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:
1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);
2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
3) твердые (канцерогенные вещества,, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).
Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России.
Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (иоллютантов) атмосферы. Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опасных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др.); углеводороды (среди них наиболее опасен бенз(а)пирен. Обладающий канцерогенным действием (выхлопные газы, топка коглов и др.), альдегиды и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.
Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России:
Задавайте вопросы нашему консультанту, он ждет вас внизу экрана и всегда онлайн специально для Вас. Не стесняемся, мы работаем совершенно бесплатно!!!
Также оказываем консультации по телефону: 8 (800) 600-76-83, звонок по России бесплатный!
Вещества, млн. т.
Диоксид серы
Оксиды азота
Оксид углерода
Твердые частицы
Всего
Суммарный мировой выброс
99
68
177
57
401
Россия (только стационарные источники)
9,2
З
7,6
6,4
26,2
%
9,2
4,4
4,3
11,2
6,5
Россия (с учетом всех источников),
%
12
5,8
5,6
12,2
13,2
Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.
Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком теплового (термического) загрязнения атмосферы служат так называемые термические юны, например, «остров тепла» в городах, потепление водоемов и т. п.
В целом уровень загрязнения атмосферного воздуха в нашей стране, особенно в городах России, остается высоким, несмотря на значительный спад производства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей, в том числе — неисправных.
Основные источники загрязнения атмосферы
В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия металлургии и производство стройматериалов.
Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмосферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на автотранспорт (50—60%), тогда как на долю теплоэнергетики значительно меньше, всего 16—20%.
Тепловые и атомные электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3,120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.
Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.
Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы — отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.
Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно загрязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и ферросплавном производствах.
Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цингавых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.
Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).
Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содержат огромное количество токсичных соединений — бензапирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина).
Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т. д.
«Каждый житель Земли — это и потенциальная жертва стратегических (трансграничных) загрязнений», — подчеркивает А. Гор в книге «Земля на чаше весов». Под трансграничными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой. На европейскую часть России из-за невыгодного, ее географического положения выпало 1204 тыс. т соединений серы от Украины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах от российских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т серы, т. е. в 6,3 раза меньше.
Загрязнение атмосферного воздуха
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами – от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние, и в результате гомеостатические механизмы не срабатывают.
Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных.
Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тяжелое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздражают и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, участвуют в образовании ядовитых туманов. Если они содержатся в воздухе совместно с диоксидом серы, то возникает эффект синергизма, т.е. усиление токсичности всей газообразной смеси.
Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа): при отравлении возможен летальный исход. Благодаря низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он не вызывает массовых отравлений, хотя и опасен страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.
Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т.д.
Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода. Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает ядовитая смесь дыма, тумана и пыли – смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).
Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но и остальной биоте. Известны случаи массового отравления диких животных, особенно птиц и насекомых, при выбросах вредных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых).
Что касается растений, то выбросы вредных веществ действуют как непосредственно на их зеленые части, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву — на корневую систему. Особенно опасен для растений диоксид серы (SO2), под воздействием которого прекращается фотосинтез и гибнут многие деревья, особенно хвойные: сосны, ели, пихты, кедр.
«Парниковый эффект», наряду с нарушением озонового слоя и кислотными дождями, вызван глобальным техногенным загрязнением атмосферы. Многие ученые рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности. Со второй половины XIX в. Наблюдается постепенное повышение среднегодовой температуры, что связывают с накоплениями в атмосфере так называемых «парниковых газов» — диоксида углерода, метана, фреонов, озона, оксида азота и др.
Парниковые газы препятствуют длинноволновому тепловому излучению с поверхности Земли, и атмосфера, насыщенная ими, действует как крыша теплицы. Она, пропуская внутрь, большую часть солнечного излучения, почти не пропускает наружу тепло, излучаемое Землей.
В связи со сжиганием человеком все большего количества ископаемого топлива (ежегодно более 9 млрд. т условного топлива) концентрация СО2 в атмосфере постоянно увеличивается. За счет выбросов в атмосферу при промышленном производстве и в быту растет содержание фреонов, метана, в меньшей степени — оксида азота.
«Парниковый, эффект» является причиной роста средней глобальной температуры воздуха у земной поверхности. В докладе Международной группы ООН по проблемам климатических изменений утверждается, что к 2100 г. температура на Земле увеличится на 2—4 градуса. Масштабы потепления за этот относительно короткий срок будут сопоставимы с потеплением, произошедшим на Земле после ледникового периода, а значит, экологические последствия могут быть катастрофическими. В первую очередь, это повышение уровня Мирового океана вследствие таяния полярных льдов, сокращения площадей горного оледенения и т.д. Повышение уровня океана всего лишь на 0,5—2,0 м к концу XXI в., приведет к нарушению климатического равновесия, затоплению приморских равнин в более чем 30 странах, деградации многолетних мерзлых пород, заболачиванию обширных территорий и т. п. Очевидно, что ощутимый экологический эффект может быть получен лишь при сочетании этих мер с глобальным направлением экологической политики — максимально возможным сохранением сообществ организмов, природных экосистем и всей биосферы Земли.
«Озоновые дыры» — это значительные пространства в озоновом слое атмосферы на высоте 20—25 км с заметно пониженным (до 50% и более) содержанием озона. Истощение озонового слоя признано всеми как серьезная угроза глобальной экологической безопасности. Оно ослабляет способность атмосферы защищать все живое от жесткого ультрафиолетового излучения («УФ-радиация). Поэтому в районах с пониженным содержанием озона многочисленны солнечные ожоги, увеличивается| количество заболеваний раком кожи и т.д.
Предполагается как естественное так и антропогенное происхождение «озоновых дыр». Последнее, по мнению большинства ученых, более вероятно и связано с повышенным содержанием хлорфторуглеродов (фреонов). Фреоны широко применяются в промышленном производстве и в быту (хладоагрегаты, растворители, распылители, аэрозольные упаковки и др.). В атмосфере фреоны разлагаются с выделением оксида хлора губительно действующего на молекулы озона.
«Кислотные дожди» образуются при промышленных выбросах в атмосферу диоксида серы и оксидов азота, которые, соединяясь с атмосферной влагой, образуют разбавленную серную и азотную кислоты. В результате дождь и снег оказываются подкисленными (число рН ниже 5,6).
Суммарные мировые антропогенные выбросы SO2и NОх составляют ежегодно более 255 млн. т. Закисление природной среды негативно отражается на состоянии экосистем. Под действием кислотных осадков из почвы выщелачиваются не только питательные вещества, но и токсичные металлы: свинец, кадмий, алюминий и др. Далее они сами или их токсичные соединения усваиваются растениями и почвенными организмами, что ведет к весьма негативным последствиям.
Воздействие кислотных дождей снижает устойчивость лесов к засухам, болезням, природным загрязнениям, что приводит к их деградации как природных экосистем. Пятьдесят миллионов гектаров леса в 25 европейских странах страдают от действия сложной смеси загрязняющих веществ. Гибнут хвойные горные леса на Северных Аппалачах ив Баварии. Отмечены случаи поражения хвойных и лиственных лесов в Карелии, Сибири и в других районах нашей страны.
Примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и Финляндии. Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в США, ФРГ и Великобритании выпадает именно на их территории.
В России площадь закисления — несколько десятков миллионов гектаров. Известны случаи закисления озер Карелии. Повышенная кислотность осадков наблюдается вдоль западной границы (трансграничный перенос) и на территории ряда крупных промышленных районов. Например, в районе города Норильска и на Северном Урале огромные площади тайги и лесотундры стали почти безжизненными из-за выбросов диоксида серы Норильским горно-химическим комбинатом.
Источники загрязнения воздуха
Основными источниками загрязнения атмосферы являются природные и антропогенные. Основными природными источниками загрязнения атмосферного воздуха является ветровая эрозия, вулканизм, биологические процессы, лесные пожары, вынос вещества с поверхности морей и океанов, космические вещества. К антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся транспорт, промышленность, коммунально-бытовое хозяйство, сельское хозяйство. Основными промышленными источниками выбросов загрязняющих веществ являются теплоэнергетика, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, производство стройматериалов. Из всех видов транспорта значительным объемом загрязняющих веществ отличается автомобильный транспорт.
Основным природным источником загрязнения атмосферы является ветровая эрозия. На всей земной поверхности ежегодно из атмосферы осаждается 4,6-8,3 млрд. т терригенной пыли (на океаны приходится 10-20% общего потока). Основными районами образования этой пыли являются степи и пустыни. В зависимости от мощности образования пыли выделяют глобальные и локальные источники. К глобальным источникам относят Сахарский регион, пустыни Гоби и Такла-Макан, к локальным – пустыни Средней Азии, Монголии, Китая и др. Эти районы характеризуются повышенной запыленностью воздуха: в Сахаре ежегодно в воздух поступает 60-200 млн. т. терригенного аэрозоля.
На уровень запыленности воздуха влияет степень увлажненности почвенного покрова, отсутствие и слабое развитие растительности. Поэтому основные районы образования терригенной пыли – это районы с небольшим количеством атмосферных осадков и значительной величиной солнечной радиации. Например, для сухой почвы с ростом скорости ветра до 4 м/с наблюдается постоянная запыленность приземного воздуха. При скорости ветра более 4 м/с отмечается резкое увеличение содержания пыли в воздухе. Поэтому наблюдается широтная зональность в распределении пыли. Например, в России количество воздушной взвеси увеличивается с 5-20 мкг/м3 в лесах до 20-100 мкг/м3 в степях, 100-150 мгк/м3 в сухих степях и пустынях Казахстана и Средней Азии.
Вторым природным источником загрязнения воздуха является вулканизм. Вклад вулканизма в атмосферный аэрозоль оценивается величиной порядка 40 млн. т. в год (от 4 до 250 млн. т.), что составляет около 0,5% от массы почвенного аэрозоля. Крупные вулканические извержения сопровождаются образованием газопепловых облаков, площадь и масса которых сравнима с наиболее крупными пылевыми облаками эолового происхождения. Продукты выбросов крупных извержений вулканов перемещаются на расстоянии в 1000 км. Например, при извержении вулкана на Аляске пепловый материал через Канаду и США поступил в Атлантику. Однако больше всего выбрасываемого материала концентрируется вблизи вулканов.
В результате извержения вулканов в атмосферу выбрасывается пыль, газы: CО2, SO2, Н2О, H2, N, NCl, HF и др. По всей вероятности, существование сульфатного аэрозольного слоя в стратосфере связано с вулканической деятельностью.
Биологические процессы влияют на содержание СО2, О2, N в атмосфере. С растениями связано содержание кислорода и углекислого газа в атмосфере. Микроорганизмы преобразовывают молекулярный азот в другие соединения и образовывают молекулярный азот из органического вещества, аммонийных, нитратных и нитритных солей.
Микробиологические процессы играют важную роль в содержании соединений серы в атмосфере. Сера входит в состав аминокислот, после отмирания растений основная часть органической серы разлагается микроорганизмами. В анаэробных условиях при этом образуется сероводород, в аэробных – сульфаты. При микробиологической деструкции органические вещества в атмосферу выделяют значительное количество метана.
Насекомым принадлежит некоторая роль в формировании газового состава атмосферы. Ежегодно термитники выделяют в атмосферу 4,6-10 16 г СО2; 1,5-10 14 г СН4; 1,0-10 13 г СО.
Растения выделяют огромное количество пыльцы. В разгар цветения от одного растения в воздух поступает несколько миллионов гранул пыльцы в день. Весной максимальное количество пыльцы выделяется деревьями, летом – щавелем и подорожником, осенью – луговым крестовиком. Пыльца злаков и сосен может долгое время оставаться во взвешенном состоянии и перемещаться на значительную высоту. Например, в США пыльцевые облака обнаруживаются до высоты 12 тыс. м. Растительная пыльца является причиной ряда аллергических заболеваний дыхательных путей.
Значительным источником загрязнения атмосферы являются лесные пожары. Пожары влияют на газовый состав атмосферы. Наземная часть биомассы, которая обычно частично сгорает при пожарах составляет 70-80%. Если считать, что при лесных пожарах в среднем сгорает 30% поверхностной биомассы, то с 1 км2 лесной площади, (охваченной пожарами), в тропических лесах выбрасывается 5-6 тыс. т углерода (в виде СО2, СО и углеводородов), в лесах умеренного пояса – от 300 до 1200 т.
Источником загрязнения воздуха являются моря и океаны. Испарение влаги с этих водоемов обогащает воздух кристалликами морских солей. Эти соли в основном представлены хлористым натрием, хлористым магнием, хлористым кальцием, бромистым калием. Наибольшее количество солей поступает в атмосферу при больших волнах и штормах. В прибрежных районах Великобритании на 1 м2 почвы выпадает от 25 до 35 г солей, 70 % которых состоит из хлористого натрия.
В атмосферу поступает космическая пыль (до 10 тыс. т/сут). Происхождение пыли не установлено. Эта пыль связана с солнцем или образуется в зодиакальных туманностях. По содержанию химических элементов частички подразделяются на «каменные» и «железные». В «каменных» (они составляют 75% космических частиц) преобладают Na, Mg, Al, Si, K, Ca, Ti, Cr, в «железных» – Fe, Co, Ni. Возрастание количества космической пыли нарушает тепловой баланс атмосферы, что влияет на климат.
Как отмечалось выше, антропогенными источниками загрязнения воздуха являются промышленность, транспорт, коммунально-бытовое и сельское хозяйство. Структура выбросов загрязняющих веществ различна в зависимости от источника выбросов.
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ классифицируют на:
1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);
2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
3) твердые (пыль, сажа и др.).
Антропогенное загрязнение воздуха представлено как первичными, так и вторичными примесями. Вторичные примеси образуются в результате химических реакций между несколькими соединениями или между примесью и природным газом. К числу таких примесей относятся альдегиды.
В общем загрязнении воздуха в одних странах участие промышленности составляет 35%, бытовых отопительных систем – около 23%, автотранспорта – 42%. Каждый день только Нью-Йорк выбрасывает в атмосферу 4 тыс. т оксида углерода, более 3 тыс. т диоксида серы и 300 т промышленной пыли.
В России теплоэнергетика является основным источником загрязнения атмосферы. Нефть и продукты нефтепереработки, сжигаемые в ТЭС, почти на 60% определяют уровень загрязнения воздуха в Западной Европе. В процессе переработки и сжигания топлива происходит образование твердых частиц, углекислого газа, окислов серы и азота, а также окислов металлов. Оксид ванадия и бензопирен – наиболее токсичные ингредиенты.). Коэффициент полезного действия энергетических установок составляет 30-40%, т.е. большая часть топлива сжигается впустую. Полученная энергия в конечном итоге превращается в тепловую. Следовательно, кроме химического, происходит тепловое загрязнение атмосферы.
Черная металлургия – следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. Металлургические предприятия поставляют в атмосферу большие объемы пыли, сернистого ангидрида и окиси углерода, а также фенол, сероводород, аммиак, нафталин, бензол, циклические углеводороды и другие химические вещества. Для химической и нефтехимической промышленности в связи с многопрофильностью предприятий характерно большое разнообразие количественного и качественного состава выбрасываемых газов. Структура выбросов лесной промышленности представлена оксидами азота, сульфатами, органическими веществами.
Уровень загрязнения воздуха
Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха свидетельствуют о снижении средних концентраций взвешенных веществ, растворимых сульфатов, аммиака, бенз (а) пирена, сажи, сероводорода, формальдегида, вследствие спада производства и закрытия предприятий. При этом возросли средние концентрации диоксида азота, оксида углерода, сероуглерода, фенола, фторида водорода, что связано с неритмичностью работы предприятий. Отмечен также рост концентраций оксида углерода, диоксида азота и формальдегида на автомагистралях крупных городов и прилегающих к ним территориях.
Так, по данным наблюдений, за ряд лет в 254 городах России уровень загрязнения воздуха изменялся незначительно.
Среднегодовые концентрации взвешенных веществ (пыли), диоксида азота, фенола и фторида водорода достигали одного ПДК, сероуглерода превышали 2 ПДК, формальдегида - 3 ПДК, бенз (а) пирена - 1 ПДК и стандарт Всемирной организации здравоохранения - в 2,6 раза. Все загрязнители среды имеют конкретные источники выбросов. Большинство из них под воздействием природных факторов с течением времени, нейтрализуется или разрушается.
Ежегодно при анализе информации о загрязнении атмосферного воздуха в приоритетный список городов вносятся города с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы. Например, при составлении такого списка в связи с суровой зимой возросли концентрации бенз (а) пирена, вызванные выбросами от котельных и печного отопления. По сравнению с предыдущим годом отмечен рост средних концентраций бенз (а) пирена на 22%.
За счет загрязнения атмосферного воздуха этим веществом приоритетный список расширился, в него были включены 45 городов. В Ангарске, Каменске-Уральском, Норильске, Омске, Ставрополе, Усолье-Сибирском уровень загрязнения воздуха продолжал расти.
Для загрязнений воздуха в городах, вошедших в список, характерны высокие концентрации специфических загрязняющих веществ. Почти в каждом городе наибольший вклад в загрязнение воздуха определяется концентрациями бенз (а) пирена, формальдегида, метилмеркаптана, сероуглерода, бензола и других веществ.
Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и котельные. Из года в год возрастает загрязнение атмосферного воздуха веществами, характерными для автомобильного транспорта.
Основной причиной высокого загрязнения воздуха являются выбросы специфических веществ. Для принятия эффективных мер по улучшению качества атмосферного воздуха и выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в городах, в первую очередь, бенз (а) пирена, формальдегида, аммиака, сероуглерода и других загрязняющих веществ, определяющих высокое загрязнение воздуха в городах и промышленных центрах, особое внимание следует уделять городам, которые впервые внесены в список городов с максимальными разовыми концентрациями загрязняющих веществ, превышающими 10 ПДК, и с наибольшим уровнем загрязнения воздуха.
Одним из основных загрязнителей атмосферы по массе является углекислый газ СО2. Вместе с кислородом он является биогеном атмосферы, который в основном контролируется биотой. В ХХ веке наблюдается рост концентрации углекислого газа в атмосфере, доля которого с начала века увеличилась почти на 25%, а за последние 40 лет - на 13%.
. Кроме того, около 2% общей массы выбросов в атмосферу составили вредные вещества с высокой токсичностью (сероуглерод, фтористые соединения, бенз (а) пирен, сероводород и др.). Особенно велики промышленные выбросы от стационарных источников - предприятий черной и цветной металлургии в городах. Например, выбросы диоксида серы (млн. т. /год): в Норильске - 2,4, Мончегорске - 0,2, Никеле - 0, 19, Орске - 0,17; выбросы оксида углерода (млн. т/год): в Новокузнецке - 0,44, Магнитогорске - 0,43, Липецке - 0,41, Череповце - 0,4, Нижнем Тагиле - 0,3 и т.д.
Из естественных и антропогенных источников в атмосферу ежегодно поступают сотни миллионов тонн аэрозолей. К естественным источникам относят пыльные бури, вулканические извержения и лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO2) приводят к образованию в атмосфере аэрозолей. Несмотря на то, что время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутками, они могут вызвать снижение средней температуры воздуха у земной поверхности на 0,1 - 0,3С0. Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива либо содержащиеся в промышленных выбросах. Минеральный состав аэрозолей антропогенного происхождения многообразен: оксиды железа и свинца, силикаты, сажа. Они содержатся в выбросах предприятий теплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а также автомобильного транспорта. Пыль, осаждающаяся в индустриальных районах, содержит до 20% оксида железа, 15% силикатов и 5% сажи, а также примеси различных металлов (свинец, ванадий, молибден, мышьяк, сурьма и т.д.). В выбрасываемых в атмосферу аэрозолях присутствуют также хлор, бром, ртуть, фтор и другие элементы и соединения, опасные для здоровья человека.
Концентрация аэрозолей меняется в весьма широких пределах: от 10 мг/м3 в чистой атмосфере до 2.10 мг/м3 в индустриальных районах. Концентрация аэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с интенсивным автомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской местности. Среди аэрозолей антропогенного происхождения особую опасность для биосферы представляет свинец, концентрация которого изменяется от 0,000001 мг/м3 для незаселенных районов до 0,0001 мг/м3 для селитебных территорий. В городах концентрация свинца значительно выше - от 0,001 до 0,03 мг/м3.
Аэрозоли загрязняют не только атмосферу, но и стратосферу, оказывая влияние на ее спектральные характеристики и вызывая опасность повреждения озонового слоя. Непосредственно в стратосферу аэрозоли поступают с выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы, диффундирующие в стратосфере.
Основной аэрозоль атмосферы - сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4 - 5 суток). По современным оценкам, на больших высотах выхлопные газы авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO2 на 20%. Хотя эта цифра невелика, повышение интенсивности полетов уже в ХХ веке может сказаться на альбедо земной поверхности в сторону его увеличения. Выбросы SO2 в приземном слое могут увеличить оптическую толщину атмосферы в видимых частях спектра, что приведет к некоторому уменьшению поступления солнечной радиации в приземном слое воздуха. Таким образом, климатический эффект выбросов SO2 противоположен эффекту выбросов СО2, однако быстрое вымывание сернистого ангидрида атмосферными осадками значительно ослабляет в целом его воздействие на атмосферу и климат. Ежегодное поступление сернистого газа в атмосферу только вследствие промышленных выбросов оценивается почти в 150 млн. т. В отличие от углекислого газа сернистый ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой солнечной радиации он быстро превращается в серный ангидрид и в контакте с водяным паром переводится в сернистую кислоту. В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро переводится в серную кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует так называемые кислотные дожди.
На практике для определения степени загрязнения атмосферного воздуха используют два норматива: предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс) - для оценки осредненных за продолжительный период (от суток до года) концентраций и ПДКмр - для оценки непосредственно измеренных максимальных разовых концентраций химического вещества в воздухе населенных мест (при 20-минутной экспозиции).
Контроль загрязнения атмосферы на территории России осуществляется почти в 350 городах. Система наблюдения включает 1200 станций и охватывает почти все города с населением более 100 тыс. жителей и города с крупными промышленными предприятиями.
Максимальные разовые концентрации таких загрязнителей воздуха, как пыль, оксид углерода, диоксид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид водорода, превышают соответствующие ПДКмр более чем в 75% городов, контролируемых по каждой примеси. Во многих городах зарегистрировано превышение загрязнений в 5 - 10 раз и более, при этом воздух загрязнен сразу несколькими вредными веществами. К числу таких наиболее загрязненных городов относятся: Березники, Братск, Екатеринбург, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Новокузнецк, Норильск, Череповец и многие другие.
Более 50 млн. человек испытывают воздействие различных вредных веществ, содержащихся в воздухе в концентрациях, равных 10 ПДК, а свыше 60 млн. человек подвергаются воздействию вредных веществ, концентрация которых превышает 5 ПДК.
На загрязнение воздушного бассейна большое влияние оказывает выпадение кислотных соединений. Сегодня серно - и азотокислотные осадки выпадают на значительных территориях Российской Федерации. Как правило, они образуются в зоне действия предприятий цветной металлургии и химической переработки сернистого газового конденсата, а также на траекториях переноса воздушных масс от этих предприятий. Так, в районе Норильска сернокислотные осадки отравили тундру, озера и животный мир на многие сотни километров вокруг. Сернокислотные выбросы предприятий Норильска доносятся с дождями до Канады.
Трансграничное загрязнение
На загрязнение окружающей природной среды значительное влияние оказывают трансграничные переносы загрязняющих веществ из стран, соседствующих с Россией.
Основными районами трансграничного влияния на атмосферу России являются:
Западная и Восточная Европа (особенно Германия и Польша);
- Северо-восточные районы Эстонии (район добычи и переработки сланцев);
- Украина (радиоактивное загрязнение в районе Чернобыля, высокая концентрация промышленных узлов в центральной части, в Харьковской области и Донбассе);
- Северо-западный Китай (радиоактивное загрязнение);
- Северная Монголия (горнопромышленные районы).
К основным районам трансграничного влияния России на атмосферу сопредельных территорий относятся:
- Кольский п-ов (горнопромышленные районы) - на Финляндию и Норвегию;
- Санкт-Петербургский промышленный узел - на Финляндию и Эстонию;
Южный Урал (промышленное и радиоактивное загрязнение) - на Казахстан;
- Новая Земля, Карское и Баренцево моря - возможен разнос радиоактивного загрязнения на сопредельные территории.
Водообмен России с сопредельными территориями характеризуется значительным преобладанием притока поверхностных вод над их оттоком. Кроме того, состояние водных ресурсов бассейнов Волги и Дона оказывает влияние на экологическую обстановку в Каспийском и Черном морях, являющихся межгосударственными водными объектами.
Метеорологический синтезирующий центр "Восток" в рамках программы ЕМЕП (МСЦ-В, г. Москва) на основе экспертных оценок данных по выбросам выполнил ориентировочные расчеты трансграничного переноса свинца и кадмия. Результаты этих расчетов показали, что загрязнение территории России свинцом и кадмием, переносимыми из других стран, в основном, из стран - участников Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния, значительно превышает загрязнение территории этих стран свинцом и кадмием от российских источников, что обусловлено доминированием западно-восточного переноса воздушных масс.
"Импорт" этих металлов в Россию из Польши, Германии и Швеции более, чем в 10 раз превышает их "экспорт" из России. "Импорт" свинца из Украины, Белоруссии и Латвии в 5 - 7 раз превышает его "экспорт" из России, а "импорт" кадмия из этих стран и Финляндии - в 7 - 8 раз. При этом выпадения свинца на европейской территории России (ЕТР) довольно значительны и составляют ежегодно: из Украины - около 1100 т, Польши и Белоруссии - по 180 - 190 т, Германии - более 130 т. Выпадения кадмия на ЕТР из Украины ежегодно превышают 40 т, Польши - почти 9 т, Белоруссии - около 7 т, Германии - более 5 т, Финляндии - свыше 6 т. Эти поступления особенно существенны для западных регионов России.
От источников Российской Федерации суммарные выпадения свинца и кадмия на ее европейские территории составляют около 70%, а на долю источников других стран приходится 30%. Однако доля трансграничного загрязнения этими металлами западных районов России значительно превышает 30%.
Загрязнение воздуха города
Чистый воздух играет очень важную роль для нормальной работы человеческого организма. Ведь ученые уже давно выяснили, что от качественного состава атмосферы во многом зависит не только функционирование дыхательной системы, но и деятельность прочих органов и систем. Люди, которые проживают в городах с особенно загрязненным воздухом, чаще обращаются за докторской помощью, нежели те, кто обитает в экологически чистых местах.
Загрязнение воздуха предприятиями
Среди наиболее грязных городов России находится ряд населенных пунктов, которые подвержены экстремальной плотности выбросов в окружающую среду с промышленных предприятий.
На первом месте находятся такие города как Норильск, Заполярный, Карабаш, а также Сатка. В этих населенных пунктах цветная металлургия основывается на устаревших технологиях. Так в Норильске в атмосферу ежегодно выбрасывается около 2 тыс. т. загрязняющих веществ.
Второе место среди самых грязных промышленных городов занимает Стережевой, расположенный в Томской области, в нем процветает нефтедобыча.
Что касается третьего места, то на нем находится города Мышкин и Полысаево, где находятся газокомпрессорные станции.
Наиболее высокие показатели атмосферного загрязнения фиксируются в населенных пунктах, в которых находятся самые крупные в России угольные государственные РЭС – поселок Рефтинский в Свердловской области, город Троицк в Челябинской области.
Загрязнение воздуха автотранспортом
Есть ряд городов России, атмосфера которых на девяносто процентов страдает от загрязнения выхлопными газами автомобилей. Среди таких населенных пунктов находятся Назрань (99,8%), а еще Нальчик (более 95%). Кроме того к ним относят Элисту, Краснодар, Ставрополь, Ростов-на-Дону, Москву, Санкт-Петербург, Калугу и Воронеж. Так общий годовой объем выбросов в Москве достигает практически 995 тыс. т., а в Санкт-Петербурге – примерно 488 тыс. т.
Значительная плотность загрязняющих выбросов от автотранспорта характерна для городов, которые являются центрами регионов (Казань, Тверь, Тамбов и пр.), для крупных портовых и курортных городов (Сочи и Новороссийска), а также для населенных пунктов с повышенным количеством автотранспорта (к примеру, Тольятти). Так в Тольятти в воздух ежегодно попадает 71,3 тыс. тонн выбросов, а в Новороссийске – около 67,8 тыс. т.
Самыми чистыми от автомобильных выхлопов считаются такие города, как Орск, Карабаш, Нижний Тагил, Брянск, Астрахань, Пенза и пр. Также сравнительно чистыми являются дальневосточные города, в которых активно применяются японские машины.
Еще на территории России находится 46 городов, которые в одинаковой степени страдают от выбросов с разных промышленных предприятий и автотранспорта. Они представлены в основном регионарными столицами: Новосибирском, Красноярском, Омском, Волгоградом, Барнаулом, Рязанью, Кемерово и пр. Еще в их перечни находятся такие населенные пункты как Салехард, Новороссийск, Бийск, Выборг и пр.
Так к примеру, в Новосибирске в воздух ежегодно выбрасывается 128,5 тыс. тонн, а в Волгограде – 134,1 тыс. тонн агрессивных веществ.
С точки зрения общего уровня загрязненности воздуха, то максимальное количество самых разных выбросов наблюдается в Норильске, Москве, Санкт-Петербурге, Череповце и Асбесте.
Загрязнение атмосферного воздуха городов мира
Если говорить об уровне загрязненности воздуха в мире, то есть ряд городов, которые являются абсолютными лидерами. Среди них несколько китайских городов, к примеру, Линьфынь и Тяньцзинь. Воздух этих населенных пунктов загрязняется промышленными выбросами и автомобильными выхлопами. Так, к примеру, в Тяньцзыне концентрация свинца в воздухе превышает норму в десять раз. Таким образом, можно сделать вывод, что максимальное загрязнение воздуха предприятиями характерно для промышленных стран, среди которых в первую очередь стоит выделить Китай.
К самым загрязненным городам мира можно отнести и некоторые населенные пункты Ирана, к примеру, Ахваз, Сенендедж, Керманшах и пр. Это провинциальные города, в которых преобладает тяжелая промышленность.
Если обратить внимание лишь на загрязнение воздуха автомобилями, то от выхлопных газов больше всего страдают крупные города, представленные Мадридом, Стокгольмом, Веной, Токио, Торонто, Лос-Анджелесом и Нью-Йорком. Так в Мадриде в воздух попадает около 200т свинца в год, равно как и в Вене.
Украина
Промышленные загрязнения воздуха. В рейтинге самых грязных населенных пунктов Украины на первом месте находится Кривой Рог, в котором функционирует множество предприятий. В год в нем выбрасывается около 350-400 тыс. тонн вредных веществ.
На втором месте находится Мариуполь, на территории которого располагается несколько металлургических заводов гигантов. В год в таком городе в воздух попадает 294 тыс. тонн агрессивных веществ.
Загрязнение воздуха транспортом, точнее автомобильными выхлопами, сильнее всего в Одессе, Киеве и Ужгороде.
Загрязнение воздуха человеком растет с уровнем индустриализации. Однако уровень развития современной науки помогает на порядок снизить количество агрессивных веществ, попадающих в атмосферу от промышленных предприятий и автомобилей. Большинство развитых стран активно используют подобные технологии в повседневной жизни уже многие десятилетия.
Проблема загрязнения воздуха
Серьезную угрозу здоровью и процветанию человечества и других форм жизни представляют две глобальные проблемы окружающей среды, связанные с загрязнением воздуха: аномально высокие значения приходящей к земной поверхности ультрафиолетовой радиации Солнца, обусловленные снижением содержания озона в стратосфере, и изменения климата (глобальное потепление), вызванные поступлением в атмосферу большого количества т.н. парниковых газов.
Обе проблемы тесно взаимосвязаны, так как зависят от поступления в атмосферу практически одних и тех же газов антропогенного происхождения. Например, фторхлорсодержащие хладоны (хлорфторуглеводороды), способствуют разрушению озонового слоя и играют не последнюю роль в возникновении парникового эффекта.
Истощение озонового слоя. Стратосферный озон сконцентрирован в основном на высотах от 20 до 25 км. Поглощая 99% коротковолнового излучения Солнца, опасного для всего живого, озон предохраняет от него земную поверхность и тропосферу, защищая людей от солнечных ожогов, рака кожи и глаз, катаракты и проч. Кроме того, он не позволяет большей части тропосферного кислорода превратиться в озон.
Наряду с процессом образования озона в атмосфере происходит обратный процесс его распада, также протекающий при поглощении солнечного ультрафиолетового излучения. Находящиеся в атмосфере оксиды водорода (НОх), метан (СН4), газообразный водород (Н2) и оксиды азота (NОх) тоже могут разрушать стратосферный озон. Если антропогенное воздействие отсутствует, между образованием и распадом молекул озона существует определенное равновесие.
Глобальной химической бомбой замедленного действия являются искусственные хлорфторуглеводороды, которые способствуют снижению средней концентрации озона в тропосфере. Хлорфторуглеводороды, впервые синтезированные в 1928 и известные как фреоны, или хладоны, в 1940-х годах стали чудом химии. Химически инертные, нетоксичные, без запаха, невоспламеняющиеся, не разрушающие металлы и сплавы и недорогие в производстве, они очень быстро завоевали популярность и широко использовались в качестве хладагентов. Источниками хлорфторуглеводородов в атмосфере являются аэрозольные баллончики, испорченные холодильники, а также кондиционеры. Очевидно, что молекулы фреонов слишком инертны и не распадаются в тропосфере, а медленно поднимаются вверх и спустя 10-20 лет попадают в стратосферу. Там ультрафиолетовая радиация Солнца разрушает молекулы этих веществ (т.н. процесс фотолитического разложения), в результате чего освобождается атом хлора. Он вступает в реакцию с озоном с образованием атомарного кислорода (О) и молекулы кислорода (О2). Оксид хлора (Cl2O) нестабилен, вступает в реакцию со свободным атомом кислорода, в результате которой образуется молекула кислорода и свободный атом хлора. Поэтому единственный атом хлора, однажды образовавшийся при распаде хлорфторуглеводорода, может разрушить тысячи молекул озона.
Опасная для живой клетки коротковолновая ультрафиолетовая радиация Солнца из-за сезонных уменьшений концентрации озона (т.н. озоновых дыр), которые наблюдались, в частности, над Антарктидой и в меньшей степени над другими районами, может проникать к земной поверхности. По прогнозам, повышенные дозы ультрафиолетовой радиации приведут к увеличению числа пострадавших от солнечных ожогов, а также росту заболеваемости раком кожи (эта тенденция уже прослеживается в Австралии, Новой Зеландии, ЮАР, Аргентине и Чили), катарактой глаз и т.д.
Парниковый эффект. Шведский химик Сванте Аррениус впервые высказал предположение о нагреве атмосферы и земной поверхности в результате парникового эффекта. В атмосферу Земли солнечная энергия проникает в виде коротковолновой радиации. Некоторая ее часть отражается в космическое пространство, другая поглощается молекулами воздуха и нагревает его и примерно половина достигает земной поверхности. Поверхность Земли нагревается и излучает длинноволновую радиацию, обладающую меньшей энергией, чем коротковолновая. После этого радиация проходит через атмосферу и частично теряется в космосе, а большая ее часть поглощается атмосферой и вторично отражается к поверхности Земли.
Этот процесс вторичного отражения радиации возможен из-за присутствия в воздухе, хотя и в небольших концентрациях, примесей многих газов (т.н. парниковых), имеющих как естественное, так и антропогенное происхождение. Они пропускают коротковолновую радиацию, но поглощают или отражают длинноволновую. Количество удерживаемой тепловой энергии зависит от концентрации парниковых газов и продолжительности их пребывания в атмосфере.
Основные парниковые газы - водяной пар, углекислый газ, озон, метан, оксид азота и хлорфторуглеводороды. Несомненно, самым важным среди них является водяной пар, значителен и вклад углекислого газа. 90% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу, образуется при дыхании (окислении органических соединений клетками растений и животных). Однако это поступление компенсируется его потреблением зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Средняя концентрация углекислого газа в тропосфере за счет деятельности человека ежегодно возрастает примерно на 0,4 %. На основании компьютерного моделирования был сделан прогноз, согласно которому в результате роста содержания углекислого и других парниковых газов в тропосфере неизбежно произойдет глобальное потепление. Если он оправдается и средняя температура воздуха на Земле повысится всего на несколько градусов, последствия могут быть катастрофическими: изменятся климат и погода, существенно нарушатся условия произрастания растений, в том числе сельскохозяйственных культур, участятся засухи, начнут таять ледники и ледниковые покровы, что, в свою очередь, приведет к повышению уровня Мирового океана и затоплению приморских низменностей.
Загрязнение воздуха внутри помещений
Загрязнение воздуха в помещениях является основной причиной онкологических заболеваний. Главные источники этого загрязнения - радон, продукты неполного сгорания, а также испарение химических веществ.
Радон. Считается, что облучение радоном стоит на втором месте среди факторов, вызывающих рак легких. Главным образом это происходит в домах, которые были построены на рыхлых отложениях или коренных породах, обогащенных урансодержащими минералами. Газ радон - продукт радиоактивного распада урана - попадает в дома, просачиваясь из грунтов. Решение этой проблемы во многом зависит от типа строительных конструкций. Кроме того, улучшению экологической обстановки способствует вентиляция зданий, например вентиляционные окна фундаментов. Вентиляционные трубы, вставленные в основание фундамента, могут выводить радон непосредственно из грунта наружу, в атмосферу.
Продукты неполного сгорания. При неполном сгорании топлива в печах, каминах и других обогревательных устройствах, а также при курении образуются канцерогенные химические вещества, например углеводороды. В домах основное беспокойство доставляет угарный газ, так как он бесцветен и не имеет ни запаха, ни вкуса, а поэтому его очень трудно обнаружить. Несомненно, главным и очень коварным загрязнителем воздуха помещений, а, следовательно, и очень опасным для здоровья людей является сигаретный дым, который бывает причиной рака легких и множества других болезней органов дыхания и сердца. Даже некурящие, находясь в одном помещении с курящими (т.н. пассивные курильщики), подвергают себя большому риску.
Выделение химических веществ. Нафталиновые шарики, отбеливатели, краски, крем для ухода за обувью, разные чистящие средства, дезодоранты - лишь немногие из широкого спектра химикатов, воздействию которых подвергается практически ежедневно каждый человек (особенно занятые в промышленности рабочие) и которые выделяют канцерогенные вещества. Например, пластики, синтетические волокна и очистители испаряют бензол, а пенопластиковые теплоизоляторы, фанера, древесно-стружечные плиты являются источниками формальдегида. Подобные эмиссии могут вызывать головную боль, головокружение и тошноту.
Защита воздуха от загрязнений
Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько важен в нашей жизни воздух? Только представьте, что человеческая жизнь не может продолжаться без него более двух минут. Мы редко задумываемся над этим, воспринимая воздух как должное, тем не менее, существует реальная проблема – атмосфера Земли уже загрязнена довольно сильно. И пострадала она именно от рук человека. А это означает, что всё живое на планете находится в опасности, ведь мы постоянно вдыхаем в себя различные ядовитые вещества и примеси. Как защитить воздух от загрязнений?
Как люди и их деятельность влияют на состояние атмосферы?
Чем быстрее развивается современное общество, тем всё больше потребностей у него возникает. Людям нужно больше автомобилей, больше бытовой техники, много товаров для ежедневного использования, - этот список можно продолжить. Однако суть состоит в том, что для удовлетворения потребностей современных людей нужно постоянно что-то производить и строить.
Для этого стремительно вырубают леса, создают новые компании, открывают заводы и фабрики, которые ежедневно выбрасывают в атмосферу тонны химических отходов, копоти, газов, всевозможных вредных веществ. С каждым годом на дорогах появляются сотни тысяч новых автомобилей, каждый из которых вносит свою лепту в загрязнение атмосферы. Люди неразумно используют ресурсы, полезные ископаемые, иссушают реки, а все эти действия прямо или косвенно отражаются на состоянии атмосферы Земли.
Постепенно разрушающийся озоновый слой, призванный защищать всё живое от радиоактивного солнечного излучения, - свидетельство неразумной деятельности человека. Дальнейшее его истончение и разрушение приведёт к гибели как живых организмов, так и растительного мира. Как спасти планету от загрязнения атмосферы?
Каковы основные источники загрязнения атмосферного воздуха?
Современный автопром. В настоящее время на дорогах всех стран мира свыше 1 млрд. автомобилей. В западных и европейских странах почти каждая семья имеет в своём распоряжении несколько автомобилей. Каждый из них – источник выхлопных газов, которые тоннами попадают в атмосферу. В Китае, Индии и России ситуация вроде бы пока не такая, но число автомобилей в СНГ явно выросло в разы.
Фабрики и заводы. Конечно, без промышленности нельзя обойтись, однако не стоит забывать, что, получая необходимые нам товары, взамен мы расплачиваемся чистым воздухом. В скором времени человечеству нечем будет дышать, если фабрики и промышленные предприятия не научатся перерабатывать собственные отходы вместо того, чтобы выпускать их в атмосферу.
Продукты сгорания нефти и угля, потребляемых на теплоэлектростанциях, поднимаются в воздух, наполняя его очень вредными примесями. В дальнейшем токсические отходы выпадают вместе с осадками, питая химическими веществами почву. Из-за этого зелёные насаждения гибнут, а ведь они необходимы, чтобы поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород. А как же мы без кислорода? Погибнем… Так что загрязнение воздуха и здоровье человека в прямой зависимости.
Меры по защите воздуха от загрязнения
Какие меры может предпринять человечество, чтобы прекратить загрязнять воздух на планете? Учёные уже давно знают ответ на этот вопрос, только на деле эти меры мало кто внедряет.
Что же нужно делать:
1. Чиновники должны усилить контроль за организацией безопасной для природы и окружающей среды работы фабрик и промышленных предприятий. Нужно обязать владельцев всех заводов устанавливать очистные сооружения, чтобы свести к нулю вредные выбросы в атмосферу. За нарушение этих обязательств ввести наказание, возможно, в виде запрета на продолжение деятельности предприятий, которые продолжают загрязнять воздух.
2. Выпускать новые автомобили, которые работали бы только на экологически чистом топливе. Если прекратить производство машин, потребляющих в качестве топлива бензин и солярку, а заменить их электромобилями или машинами-гибридами, то у покупателей не останется выбора. Люди будут приобретать автомобили, не причиняющие вреда атмосфере. Со временем произойдёт полная замена старых авто на новые, экологически чистые, что принесёт огромную пользу нам самим, жителям планеты. Уже сейчас многие люди, живущие в странах европейского континента, делают выбор в пользу такого транспорта.
Число электромобилей в мире уже достигло 1.26 млн. По прогнозу Международной Энергетической Ассоциации, чтобы предупредить рост температуры из-за потепления более чем на 2 градуса, нужно увеличить численность электромобилей на дорогах до 150 млн. к 2030 г. и 1 млрд. к 2050 году при прочих имеющихся производственных показателях.
3. Экологи сходятся во мнении, что если прекратить работу устаревших теплоэлектростанций, ситуация стабилизируется. Однако вначале нужно найти и внедрить новые способы добычи энергетических ресурсов. Многие из них уже успешно используются. Люди научились превращать энергию солнца, воды и ветра в электричество. Альтернативные виды энергоресурсов не сопряжены с выделением опасных отходов во внешнюю среду, а значит, они помогут защитить воздух от загрязнения. В реальности же в Гонконге выработка более половины электроэнергии идет за счет теплоэлектростанций на угле, а потому доля выбросов углекислоты в последние годы выросла на 20%.
4. Чтобы экологическая ситуация стабилизировалась, нужно перестать уничтожать природные богатства – вырубать лесные массивы, осушать водоёмы и начать разумно использовать полезные ископаемые. Нужно постоянно увеличивать зелёные насаждения, чтобы они способствовали очищению воздуха и обогащению его кислородом.
5. Нужно повышать информированность населения. В частности информация о том как должна производиться защита воздуха от загрязнений для детей. Таким образом можно поменять подход множества людей к нынешнему состоянию ситуации.
Загрязнение воздуха порождает много новых проблем – увеличивается заболеваемость раком, сокращается продолжительность жизни людей, но это лишь верхушка айсберга. Настоящая беда в том, что испорченная экология грозит глобальным потеплением, а это приведёт к серьёзным природным катаклизмам в будущем. Уже сейчас протест нашей планеты против бездумной деятельности людей проявляется в виде наводнений, цунами, землетрясений и других природных явлений. Человечеству нужно всерьёз задуматься о том, чтобы защитить воздух от грязи.
На сегодняшней встрече в Руанде, как передает агентство Рейтер, делегаты почти 200 стран договорились снизить применение парниковых газов (гидрофторуглеродовых газов), используемых в холодильном оборудовании и кондиционерах. Гидрофторуглеродовые газы в разы сильнее разрушают озоновый слой Земли чем двуокись углерода (в 10 тыс. раз).
О подписании соглашения по результатам встречи журналистам доложил министр природных ресурсов Руанды.
Загрязнение воздуха человеком
Одно из главных условий сохранности здоровья и долголетия человека – чистый воздух. К сожалению, в современных реалиях во многих уголках планеты добиться соблюдения этого ключевого требования кажется невыполнимой миссией. Но так ли невозможно сделать воздух, которым мы дышим, чище? И что именно загрязняет атмосферу больше всего?
Все источники, негативным образом влияющие на состояние воздушного бассейна, экологи разделяют на антропогенные и естественные. Наибольший урон окружающей среде наносит именно первая категория – факторы, связанные с деятельностью человека. Загрязнения атмосферного воздуха, происходящие по естественным причинам, не только незначительны по мировым масштабам, но и являются самоустраняющимися по своей природе.
Промышленность, которая убивает
Источником загрязнения воздуха «номер один» в развивающихся и некоторых развитых странах является промышленность. Львиная доля выбросов в атмосферу приходится на предприятия энергетики, цветной и чёрной металлургии. Менее вредными для воздушного бассейна, но всё-таки опасными считаются такие отрасли, как нефтедобыча и нефтепереработка, машиностроение. В местах концентрации промышленного производства в атмосфере в значительных количествах присутствуют фенолы, углеводороды, ртуть, свинец, смолы, оксид и диоксид серы.
В развитых странах загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами стало насущной проблемой ещё столетие назад. Именно поэтому процесс создания экологического законодательства там начался раньше, чем в других государствах.
Когда прелести цивилизации вредят?
Транспорт, будучи необходимым условием функционирования современного общества, одновременно является и главной угрозой здоровью человека. Все машины, использующие для работы разные виды топлива, в той или иной степени загрязняют атмосферу. Например, автомобиль активно поглощает кислород из воздуха. Взамен же он выделяет углекислый газ, водяной пар и токсичные вещества (окись углерода, углеводороды, окислы азота, альдегиды, сажу, бензапирен, двуокись серы).
Тот вклад, который вносят в загрязнение воздуха отдельные виды транспорта, выглядит следующим образом:
• 85% вредных выхлопов приходится на легковые и грузовые автомобили;
• 5,3% – на речные и морские суда;
• 3,7% и 3,5% на воздушные и железнодорожные транспортные средства соответственно;
• меньше всех (2,5%) атмосферу загрязняют сельскохозяйственные машины (сеялки, сажалки, комбайны, трактора, пахотная техника).
Каждая страна по-своему решает проблему, связанную с загрязнением атмосферного воздуха. Показательным в этом плане является опыт Дании. После Второй Мировой войны жители маленькой скандинавской страны, улицы которой наводнили автомобили, стали возмущаться загазованностью. Когда же грянул нефтяной кризис 70-х годов, датским властям ничего не оставалось, как пойти на поводу у общественности. В стране была создана развитая велосипедная инфраструктура, на покупку и пользование автомобилем введён огромный налог. Идея пришлась местным жителям по душе: массовыми стали акции «Копенгаген без машин» и «Воскресенья без авто». Сейчас Дания – самая велосипедная страна мира, входящая в тройку наиболее чистых и благополучных для человека государств.
Охрана воздуха от загрязнения
Защита окружающей среды от загрязнений — одна из наиболее важных проблем современности. Попадая в воздух, воду и почву, токсичные химические вещества (промышленные яды) создают реальную угрозу существованию на нашей планете человека, растений и животных. Развитие промышленности и транспорта, увеличение плотности населения, проникновение человека в стратосферу и космическое пространство, интенсификация сельскохозяйственного производства (применение ядохимикатов), транспортировка нефтепродуктов, захоронение опасных химических веществ на дне морей и океанов и продолжающиеся испытания ядерного оружия — все это способствует глобальному и постоянно увеличивающемуся загрязнению окружающей человека природной среды обитания.
В настоящее время в биосфере постоянно находится около одного миллиона различных химических соединений антропогенного происхождения, и число их непрерывно растет. В мире ежегодно синтезируется почти 250 ООО новых химических веществ, многие из которых становятся потенциальными загрязнителями атмосферы, воды и почвы. Особенную тревогу вызывает загрязнение воздуха, без которого невозможна жизнь на Земле. По определению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), загрязнение воздуха имеет место в тех случаях, когда загрязняющее вещество или несколько загрязняющих воздух веществ присутствуют в атмосфере в таком количестве и в течение такого времени, что они причиняют вред или могут способствовать причинению вреда людям, животным, растениям и имуществу или могут нанести не поддающийся учету ущерб здоровью и имуществу человека.
Главными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы промышленных предприятий, а также процессы испарения и сжигания топлива (теплоэлектростанции, двигатели внутреннего сгорания и др.), лесные пожары. Загрязняющие воздух вещества в результате метеорологических процессов распространяются в атмосфере на значительные расстояния, что приводит к глобальному загрязнению воздуха нашей планеты. Сейчас уже нет принципиальной разницы в составе атмосферного воздуха сельских и промышленных регионов (разница лишь по количественному содержанию загрязнителей).
В этих условиях первостепенное значение приобретает проблема борьбы с загрязнением атмосферы, которая особенно остро стоит в промышленно развитых странах. Разумное использование природных ресурсов и охрана природы, создание государственных заповедников и национальных парков, увеличение количества зеленых насаждений, сокращение промышленных выбросов вредных химических веществ в атмосферу и развитие безотходной химической технологии — вот основные пути решения экологических проблем, целью которых в конечном итоге является благо всего человечества. Однако решение подобного комплекса задач по охране атмосферного воздуха и других объектов окружающей среды невозможно без создания эффективной системы контроля качества воздуха. Необходимость разработки исчерпывающих методов для определения различных токсичных веществ в атмосфере является общепризнанной.
Глобальное загрязнение атмосферы и мирового океана, а также важность и трудность задач по борьбе с этим загрязнением привели к необходимости широкого международного сотрудничества в области охраны окружающей среды. Существуют многочисленные международные программы, направленные на защиту основных компонентов окружающей среды от загрязнений, защиты животного мира и среды обитания. Под эгидой ООН, ВОЗ, ЮНЕСКО, ВМО (Всемирная метеорологическая организация) и других международных организаций большинство этих программ успешно претворяется в жизнь. Особенно успешно в деле охраны окружающей среды сотрудничают страны СЭВ. Плодотворно развиваются контакты по борьбе с загрязнением атмосферы между странами — членами СЭВ и другими государствами мира, заинтересованными в радикальном решении данных проблем.
Важность осуществления мероприятий по контролю загрязнений воздуха, а также необходимость разработки действенных и надежных аналитических методик по определению содержания промышленных ядов в атмосфере и воздухе рабочей зоны привели к тому, что в 70-е годы резко повысился интерес химиков-аналитиков к этой проблеме, одной из наиболее сложных и трудных s аналитической химии.
Были разработаны экспрессные, чувствительные и селективные методики для определения в воздухе микропримесей токсичных органических веществ, неорганических газов и аэрозолей тяжелых металлов. В некоторых странах были утверждены стандартные методы (обязательные для внутринационального использования) контроля за содержанием главных загрязнителей атмосферного воздуха — оксида углерода, диоксида серы, оксидов азота, углеводородов, фотооксидантов и аэрозолей тяжелых металлов. Значительно возросло и число публикаций по методам анализа загрязнений воздуха. За последние 10 лет появилось более 20 монографий и около 30 ООО статей по технике анализа, способам концентрирования микропримесей токсичных веществ из воздуха, приемам идентификации загрязнителей и корректным способам их определения.
Конвенция о загрязнении воздуха
Общественный протест против вредного воздействия кислотных дождей в Европе привел к подписанию Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния в 1979 году, которая вошла в силу в 1983 году. Конвенция стала первым региональным соглашением об охране окружающей среды и способствовала сокращению основных вредных загрязнителей в Европе и Северной Америке.
С участием 51 из 56 государств-членов Европейской экономической комиссии ООН, Конвенция покрывает большую часть региона. В течение прошедших 30 лет, Конвенция дополнена 8 протоколами, которые направлены на урегулирование снижения уровня загрязнения воздуха с целью защиты здоровья человека и окружающей среды. Каждый из этих протоколов охватывает такие загрязнители как диоксид серы, оксид азота, устойчивые органические загрязнители, летучие органические соединения, аммиак и токсичные тяжелые металлы.
За эти годы, Конвенция внесла весомый вклад в реализацию снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха в регионе.
Произошло снижение уровней концентрации:
• диоксида серы (SO2) на 70% на территории Европейского Союза и на 36% в Соединенных Штатах;
• оксидов азота (NOx) на 35% на территории Европейского Союза и на 23% в Соединенных Штатах;
• аммиака (NH3) на 20% на территории Европейского Союза;
• неметановых летучих органических соединений на 41% на территории Европейского Союза;
• твердых частиц (PM 10) на 28% на территории Европейского Союза.
Тот факт, что реализация Конвенции продвигается вперед, привел к включению новых целей и мероприятий в совместный подход, направленный на решение множества задач. Гетеборгский Протокол о борьбе с подкислением, эвтрофикацией и приземным озоном вошел и имеет целью сокращение вредного воздействия SO2, NOx, ЛОС и аммиака.
Протокол будет скоро пересмотрен и включит в свой перечень большее количество загрязнителей. Также предусмотрен пересмотр протоколов по тяжелым металлам и стойким органическим загрязнителям, что приведет к переоценке норм, более строгой постановке задач и включению новых загрязнителей (включая растворимые вещества, пыль и твердые частицы).
Европейский Союз
Государства-члены Европейского экономического сообщества были в числе первых стран, подписавших и ратифицировавших Конвенцию. В течение прошедших 30 лет, именно в этом регионе было зафиксировано значительное снижение вредных загрязнителей воздуха.
Генеральный директорат по окружающей среде Европейской комиссии (DG Environment) имеет определенную стратегию сотрудничества с Конвенцией, направленную на три ключевые области: развитие и использование моделей загрязнителей воздуха, установление источников загрязнения, а также определение общего подхода к оказанию влияния загрязнения воздуха. Работа, проводимая Европейским Союзом, в соответствии с Конвенцией, была недавно представлена в отчете, подготовленном Европейским агентством по окружающей среде (ЕАОС); в данном отчете приведены данные о загрязнении воздуха в каждой стране. Обязательство ЕС в проведении необходимых исследований обеспечивает существенный вклад в понимание проблемы современного состояния воздушной среды, загрязнения воздуха и его вредного воздействия.
Северная Америка
Трансграничные эффекты загрязнения воздуха привели к тому, что Канада и Соединенные Штаты Америки ратифицировали Конвенцию на начальном этапе ее существования. Оба государства признали, что снижение выбросов в атмосферу в Северной Америке, так же как и в Европе является решающим фактором для сокращения загрязнения воздуха и его вредного воздействия. Канада и Соединенные Штаты Америки осуществляют реализацию Конвенции через двусторонние соглашения: сотрудничество по вопросам загрязнителей воздуха по видам транспорта в рамках канадо-американского Соглашения по улучшению состояния воздуха, Международная стратегия защиты Великих озер от загрязнения токсичными веществами (с Мексикой) под эгидой Комиссии по вопросам окружающей среды и Совместной стратегии по улучшению состояния воздуха. Среди ряда достижений этого сотрудничества можно отметить Приложения (к канадо-американскому Соглашению по улучшению состояния воздуха) о кислотном дожде и озоне, в которых предусмотрены обязательства уменьшать выбросы диоксида серы, оксида азота и летучих органических соединений.
Восточная Европа, Кавказ и Центральная Азия
Конвенция все больше и больше сосредотачивается на обеспечении экспертизы и руководства ситуации в Восточной Европе, Кавказе и Центральной Азии, помогая народам, проживающим в этом регионе в реализации их инициативы следовать протоколам и уменьшить воздействие загрязнения воздуха. В этом году, Протокол об ограничении выбросов летучих органических соединений или их трансграничных потоков, Протокол по тяжелым металлам и Гетеборгский протокол будут снова обсуждены, для того, чтобы поставить более твердые цели и создать более гибкие условия, что предоставит народам возможность сменить устарелые технологии и обеспечит лучшую систему мониторинга загрязнения воздуха.
Кроме того, Соглашение продолжает помогать этим нациям в руководстве и развитии политики с целью эффективного осуществления протоколов; это действия, которые будут оказывать эффективное влияние на сокращение вредных выбросов и, таким образом, на защиту здоровья людей и окружающей среды. В этом году Секретариат Конвенции начал проекты помощи Российской Федерации, Казахстану, Белоруссии, Молдове, Албании, Боснии и Герцеговине, Черногории, Сербии, бывшей югославской Республике Македонии.
Несмотря на то, что было много сделано за последние 30 лет, научные исследования продолжают идентифицировать новые риски и ставить новые задачи. В связи с этим, Конвенция нацелена на включение в свой перечень новых загрязнителей, таких как растворимые вещества, пыль, твердые частицы (PM 2.5). Изменение климата - это главный вызов окружающей среде; газы, вызывающие парниковый эффект и загрязнители воздуха имеют в значительной степени один и тот же источник, таким образом, загрязнение воздуха и изменение климата тесно связаны между собой. Этот вызов для будущего Конвенции должен сыграть конструктивную роль в проведении политики, направленной на борьбу с изменением климата и загрязнением воздуха.
Таким образом, Конвенция признает важность совместной работы относительно изменения климата и начало сотрудничества с другими международными соглашениями: Стокгольмской конвенцией в рамках Программы Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП), Соглашением по исследованию загрязнения ртутью, которое должно быть принято в ближайшем будущем; цель такой работы - дальнейшее использование этих связей и совместный поиск возможных решений.
Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния стала важным международным соглашением, затрагивающим вопросы загрязнения воздуха, его воздействие на окружающую среду и здоровье людей. Конвенция нацелена на защиту человека и окружающей среды от загрязнения воздуха, а также на постепенное уменьшение и предотвращение загрязнения воздуха. Конвенция дополнена 8 протоколами (см. ссылку ниже).
К настоящему моменту 51 государство подписало и ратифицировало Конвенцию. Затрагивая Европу и Северную Америку, Конвенция продолжает заниматься вопросами загрязнения воздуха в сотрудничестве с одной из наиболее эффективных научных систем мониторинга и ряда целевых групп, изучающих вредное воздействие загрязнения воздуха. В истории сотрудничества, охватывающего три десятилетия, Конвенция продолжает выявлять новые источники загрязнения воздуха и устанавливать стандарты на глобальном уровне, чтобы очистить воздух, который мы дышим.
Совместная программа наблюдения и оценки распространения загрязнителей воздуха на большие расстояния в Европе (ЕМЕП) и международные программы сотрудничества – это группы ученых и исследовательские центры, которые используют наилучшие доступные технологии, чтобы наносить на карту, моделировать, а также исследовать уровень загрязнителей воздуха и их воздействие.
Протокол по стойким органическим загрязнителям включит 7 новых загрязнителей
Пересмотр Протокола по стойким органическим загрязнителям, предусмотренный в ближайшее время, направлен на включение 7 вредных загрязнителей, которые должны быть подвержены более строгому регулированию.
Перечень этих загрязнителей: гексахлорциклогексан, октабромдифенилэфир, пентахлорбензол, пентабромдифениловый эфир, перфтороктановые сульфонаты (ПФОС), полихлорированные нафталины и хлорированные парафины с короткой цепочкой.
Кислотный дождь — это дождь (или снег), который становится кислотным (с рН менее 5,6) в результате его соединения с газообразными загрязняющими веществами, такими как диоксид серы (SO2), оксиды азота (NOx). Кислотные дожди могут вызвать подкисление поверхностных вод, почв и экосистем.
Подкисление окружаю
щей среды вызвано соединением окисляющих веществ с дождем и снегом или прямого осаждения газов или частиц на растительность (сухое осаждение).
Черный углерод образуется путем неполного сгорания ископаемого топлива, биотоплива и биомассы; его источником является сажа антропогенного и естественного происхождения. Черный углерод согревает планету, поглощая тепло в атмосферу и снижения альбедо, к примеру, снега. Он также является составной частью твердых частиц.
Эвтрофикация – это увеличение концентрации химических питательных веществ в экосистеме до такой степени, которая вызывает рост первичной продуктивности экосистемы. В зависимости от степени эвтрофикации, ее негативными экологическими последствиями могут быть гипоксия, ухудшение качества воды, сокращение популяций рыб и других животных.
Гибкий механизм касается торговли квотами на выбросы, механизма чистого развития и проектов совместного осуществления. Эти механизмы, определенные в рамках Киотского протокола, предназначены для снижения сокращения объемов выбросов. Гибкие механизмы позволяют Сторонам достичь сокращения выбросов или удаления углерода из атмосферы в других странах.
Приземный озон – это токсичный загрязнитель, который образуется, когда загрязняющие вещества от автотранспорта, электростанций, нефтеперерабатывающих заводов и других источников вступают в химические реакции при наличии солнечного света. В отличие от него, стратосферный озон является своего рода естественным фильтром, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения. Приземный озон может вызывать раздражение слизистых оболочек носа, глаз, горла, кашель и хрипы, а также может наносить ущерб растениям (в том числе сельскохозяйственным товарным культурам).
Тяжелые металлы – это металлические элементы с высоким атомным весом, например, ртуть, хром, кадмий, мышьяк и свинец. Они могут стать токсичными для живых организмов при низких концентрациях и, как правило, накапливаются в пищевой цепи.
Оксиды азота (NOx) - это химические соединения азота и кислорода, которые образуются при условии, когда газы подвергаются воздействию высоких температур. NOx имеют подкисляющее воздействие на почву и воду, способствуют повреждению материалов, а также образованию приземного озона.
Твердые частицы (ТЧ) или мелкие частицы представляют собой крошечные частицы, они состоят из сложной смеси твердых и жидких частиц.
В отличие от аэрозолей, они относится к частицам и газам в одно и то же время. Источниками твердых частиц могут быть естественные или искусственные источники. ТЧ считаются наиболее опасными загрязнителями для здоровья человека.
Стойкие органические загрязнители (СОЗ) - это химические вещества, которые сохраняются в окружающей среде, накапливаются в пищевой сети и создают опасность негативного воздействия на здоровье человека и окружающую среду. Эта группа включает приоритетные загрязнители пестициды (такие как ДДТ), промышленные химические вещества (такие как полихлорированные бифенилы, ПХБ) и непреднамеренно производимые СОЗы (такие, как диоксины и фураны).
Диоксид серы (SO2) - это газ, образуемый при сгорании сернистых частиц, в частности, нефти и угля, также его источником могут быть ряд промышленных процессов.
Летучие органические соединения – это органические соединения, содержащие углерод, которые легко испаряются в атмосферу при комнатной температуре. ЛОС способствуют образованию смога и могут привести к некоторым проблемам со здоровьем.
Загрязнение воздуха помещений
Источниками загрязнения воздуха в жилых помещениях служат отделочные материалы, которые мы используем при ремонте. Виниловые обои на стенах, линолеум, покрывающий пол, паркетный лак, масляная краска, потолочные пенополистирольные панели - всё это превращает квартиру в настоящую газовую камеру. Эти материалы могут стать очень опасными источниками загрязнения воздуха в помещении, т.к. выделяют фенол, формальдегид, эфиры карбоновых кислот. Приобретая эти материалы необходимо требовать сертификат и не соблазняться подозрительной дешевизной. Нельзя использовать при ремонте в помещении материалы, предназначенные для внешних работ.
Выделяют фенол и формальдегид панели из ДСП, используемые при изготовлении мебели, если они не покрыты ламинирующим материалом. Эти ядовитые вещества вызывают поражение почек, печени, изменение состава крови, являются сильными аллергенами. Если человек страдает бронхиальной астмой, вдыхание этих веществ может вызвать удушье. Запах появляющийся в квартире после приобретения новой мебели должен исчезнуть через три месяца.
Источником загрязнения воздуха в помещении может стать слишком тщательная уборка помещения с использованием слишком большого количества средств бытовой химии. Некоторые из этих средств содержат повышенный уровень формальдегида, признанного канцерогеном, другие средства загрязняют воздух вредными химическими веществами. В некоторых случаях лучше отказаться от этих источников загрязнения воздуха в помещениях и пользоваться старыми «дедовскими» способами уборки без «химии».
Необходимо тщательно следить за исправностью приборов, работающих на газу, печей, каминов, т.к. они могут быть источником угарного газа, вызывающего головную боль, ухудшение зрения. Неисправные газовые приборы при работе могут выделять двуокись азота, раздражающую глаза, носоглотку, ослабляющую лёгочную систему. Курильщики также являются источником загрязнения воздуха в помещении, поэтому необходимо ещё чаще проветривать комнату, в которой курят.
Качество воздуха в помещениях
До недавнего времени проблема загрязнения наружного воздуха привлекала к себе внимание экологов. Однако исследования, проведенные во многих странах, показали, что внутренний воздух помещений может быть в десятки раз более загрязнен, чем наружный. Но даже если уровни загрязнения воздуха в помещениях и невысоки, это все равно представляет большую опасность, поскольку люди подвергаются его воздействию в течение длительного времени, проводя в среднем в помещениях до 80% суточного времени. По разным оценкам ученых оказалось, что воздух в комнатах в 4-6 раз грязнее наружного и в 8-10 раз токсичнее. Основными компонентами загрязнения воздуха в помещениях являются газы, биологические загрязнения, радон, и некоторые другие вредные для здоровья человека вещества.
По мнению американских врачей аллергологов, 50% болезней человека либо вызваны, либо усугублены загрязнением воздуха в жилищах. К загрязнениям воздуха особенно восприимчивы: дети, подростки, беременные женщины, пожилые люди, а так же люди страдающие аллергиями, астмой, или другими заболеваниями дыхательной системы.
В воздухе офисных помещений определяется более 100 химических соединений. В том числе опасных для здоровья аэрозолей свинца, ртути, меди, цинка, фенола, формальдегида в концентрациях, зачастую больших предельно допустимых пределов в несколько раз. Эксперты Всемирной организации здравоохранения признали загрязнение воздуха в помещении главным фактором риска для здоровья людей и основной причиной катастрофического роста сердечно-сосудистых и легочных заболеваний.
Экологические загрязнения воздуха в помещениях можно разделить на два типа: химические и бактериологические. На сегодняшний день известно около 1000 химических и биологических типов загрязнений, обнаруженных в воздухе помещений.
Загрязнения воздуха в помещениях могут вызвать заболевания различных уровней тяжестей, начиная от простого недомогания и головной боли и кончая тяжелейшей аллергией и онкологическими заболеваниями.
Загрязнение воды и воздуха
Загрязнение воздуха
Одна из самых важных проблем современного города - усиливающееся загрязнение воздуха. Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60-70% газового загрязнения дает автомобильный транспорт.
Автомобильное
Автомобильные выхлопные газы - это смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - несгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, то есть у красного сигнала светофора и во время «пробок» (скопление транспортных средств на дороге, мешающее нормальному движению).
Монооксид углерода, углекислый газ и большинство других газовых выделений двигателей тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли. Оксид углерода соединяется с гемоглобином крови и мешает ему нести кислород в ткани организма. В выхлопных газах содержатся также альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашины часть углеводородов превращается в сажу. В 1 литре бензина может содержаться около 1 грамма тетраэтилсвинца, после разрушения которого, в виде соединений выбрасывается свинец, который в свою очередь имеет свойство накапливаться в организме. Один легковой автомобиль поглощает ежегодно из атмосферы в среднем больше 4 тонн кислорода, выбрасывая с выхлопными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов.
С ростом благосостояния жителей растёт количество автомобилей и, следовательно, увеличивается и концентрация отравляющих веществ в воздухе. Несомненно, что в ближайшем будущем загрязнение воздушного бассейна городов автомобильным транспортом будет представлять наибольшую опасность. Это объясняется главным образом тем, что в настоящее время еще не существует кардинальных решений данной проблемы, хотя нет недостатка в отдельных технических проектах и рекомендациях.
Промышленное
В результате применения в промышленности и образования в процессе различных производств больших количеств токсических веществ в окружающий воздух так же выбрасываются массы загрязняющих веществ. Предприятия металлургической, химической, цементной и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу пыль, сернистые, фтористые другие вредные газы и соединения, выделяющиеся при различных технологических производственных процессах. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования. Например, загрязнение атмосферного воздуха углеводородами и сероводородом отмечается от металлических резервуаров сырьевых парков для нестабильной нефти, промежуточных и товарных парков для легковых нефтепродуктов. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород, сероуглерод, хлористые соединения фтористые соединения и др. Эти соединения снижают прозрачность атмосферы, дают на 50% больше туманов, на 10% больше осадков, на 30% сокращают солнечную радиацию. Наиболее опасны для окружающей среды производства, связанные с применением лаков и красок. Их выбросы антропогенных органических веществ составляют 350 тыс. тонн в год, в то время как остальные производства химической промышленности в целом выделяют 170 тыс. тонн в год.
Атмосфера современных городов (особенно крупных) чрезвычайно загрязнена. По данным исследований на одного жителя Москвы в целом приходится 46 кг(!) вредных веществ в год. Многие ученые видят в усиливающемся загрязнении воздуха развитых городов главную причину увеличения заболеваний легких.
Растительный покров городов обычно практически полностью представлен “культурными насаждениями” - парками, скверами, газонами, цветниками, аллеями. Их площадь в городах-миллионерах обычно не превышает 30% (Москва), что составляет около 25-30 м2 на человека (в Париже это число равно 6, в Лондоне - 7.5, в Нью-Йорке - 8.6).
Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. Из-за более активной конденсации влаги в городах происходит увеличение осадков на 5-10%. Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10-20% солнечной радиации и скорости ветра. При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают слои атмосферы в 250 - 400 м, а контрасты температуры могут достигать 5 - 6° С. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам и смогу.
Смог (фотохимический туман)
Фотохимический туман (смог) представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят: озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия (или очень слабого обмена воздуха в приземном слое), необходимого для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне - сентябре и реже зимой. Далее происходит цепь химических преобразований, результатом которых служит образование оксидантов, которые являются источником свободных радикалов.
По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. Ученые считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха.
Значительная загазованность воздушного бассейна в городах так же приводит к уменьшению инсоляции и сокращению поступления к поверхности земли ультрафиолетового излучения. Это отрицательно влияет на здоровье горожан, поскольку при пониженной инсоляции замедляется выведение из организма ряда токсических веществ, в частности тяжелых металлов и их соединений, помимо этого пониженная инсоляция тормозит синтез в организме ряда важных ферментов. Между тем жители больших городов очень часто, особенно в зимнее время, испытывают ее дефицит.
Многие техногенные вещества, попадающие в воздушную среду городов, являются опасными загрязнителями. Они наносят ущерб здоровью людей, живой природе, материальным ценностям. Некоторые из них в силу длительного существования в атмосфере переносятся на большие расстояния, из-за чего проблема загрязнения превращается из локальной в международную. В основном это касается загрязнений окислами серы и азота.
Быстрое накопление этих загрязнителей в атмосфере Северного полушария (годовой прирост 5%) породило такое явление, как кислые и подкисленные осадки. Они подавляют биологическую продуктивность почв и водоемов, особенно тех из них, которые обладают собственной высокой кислотностью.
Загрязнение воды
Еще одна не менее важная проблема современного города - загрязнение воды. Среди продуктов промышленного производства особое место по своему отрицательному воздействию на водную среду и живые организмы занимают токсичные синтетические вещества. Они находят все более широкое применение в промышленности, на транспорте, в коммунально-бытовом хозяйстве.
Загрязнение водного бассейна в городах следует рассматривать в двух аспектах - загрязнение воды в зоне водопотребления и загрязнение водного бассейна в черте города за счет его стоков.
Загрязнение воды в зоне водопотребления
Загрязнение воды в зоне водопотребления является серьезным фактором, ухудшающим экологическое состояние городов. Оно производится как за счет сброса части неочищенных стоков городов и предприятий, расположенных выше зоны водозабора данного города и загрязнения воды речным транспортом, так и за счет попадания в водоемы части удобрений и ядохимикатов, вносимых на поля. В зонах повышенного увлажнения около 20% удобрений и ядохимикатов, вносимых в почву, попадает в водотоки. Это, в свою очередь, может приводить к эвтрофикации водоемов, которая еще больше ухудшает качество воды.
Ежегодно в крупных городах (в том числе и в Москве) отмечается сезонное, в период весеннего паводка, ухудшение качества питьевой воды, связанное с попаданием загрязняющих веществ в водоисточники с поверхностным и ливневым стоком с территорий санитарно неблагоустроенных мест, сельскохозяйственных объектов и угодий. В связи с этим проводится гиперхлорирование воды, что, однако небезопасно для здоровья населения в связи с образованием хлорорганических соединений.
Загрязнение водного бассейна в черте города
Города являются мощными источниками загрязнения водного бассейна. В крупных городах в расчете на одного жителя (с учетом загрязненных поверхностных стоков) ежесуточно сбрасывается в водоемы около 1 м3загрязненных стоков. Неочищенные канализационные стоки - один из главных источников угрозы для здоровья человека, так как и люди, и животные бывают заражены патогенами (болезнетворными бактериями и другими паразитами). Зараженные люди или животные могут выделять с экскрементами огромное количество патогенов или их яиц. Иногда человек служит переносчиком инфекции, даже не ощущая симптомов заболевания. Если зараженные канализационные стоки попадут в питьевую воду, на источники пищи или в места для купания, паразиты могут инфицировать многих людей. В некоторых случаях инфекция передается через пищевые цепи. Живя и работая в густозаселенных городах, люди становятся чрезвычайно уязвимыми для патогенных организмов, так как чем выше плотность населения, тем вероятнее заражение. Прежде чем в середине XIX веке была установлена связь между заболеваниями и наличием в отбросах патогенов, в городах часто случались опустошительные эпидемии.
Особо опасны для водной среды токсичные синтетические вещества. Концентрация этих соединений в сточных водах, как правило, составляет 5-15мг/л при ПДК - 0,1 мг/л. Эти вещества могут образовывать в водоёмах слой пены, особенно хорошо заметный на порогах, перекатах, шлюзах.
Поэтому города нуждаются в мощных очистных сооружениях.
Особую проблему представляет проникновение загрязненных поверхностных стоков в подпочвенные воды. Поверхностные стоки городов всегда имеют повышенную кислотность. Если под городом располагаются меловые отложения и известняки, проникновение в них зачисленных вод неизбежно приводит к возникновению антропогенного карста. Пустоты, образующиеся в результате антропогенного карста непосредственно под городом, могут представлять серьезную угрозу для зданий и сооружений, поэтому в городах, в которых существует реальный риск его возникновения, необходима специальная геологическая служба по прогнозу и предотвращению его последствий.
В современных условиях сильно увеличиваются потребности человека в воде на коммунально-бытовые нужды. Города потребляют в 10 и более раз больше воды в расчете на 1 человека, чем сельские районы. При этом водные ресурсы используются нерационально - более 20% воды уходит неиспользованной. Загрязнение водоемов достигает катастрофических размеров, поэтому практически все крупные города испытывают дефицит водных ресурсов и многие из них получают воду из удаленных источников. Так, например Лос-Анджелес получает воду из реки Колорадо, которая расположена в 970 километрах от города. А Пекин планирует доставлять воду в дома своих граждан из реки Янцзы, отдаленной на 1,500 километров.
Именно поэтому чрезвычайно важная задача на настоящий момент - защита водных источников от загрязнения. Наряду с совершенствованием и расширением очистных сооружений, переводом предприятий на оборотное водоснабжение и безотходную технологию, большое значение имеют деминерализация солоноватых и соленых вод, введение платы за сброс сточных вод, создание комплексных районных схем водопотребления, водоотведения и очистки сточных вод, а так же автоматизация контроля за качеством воды в водных источниках и разработка методов управления качеством воды.
Оценка загрязнения воздуха
Атмосфера является одним из элементов окружающей среды, который подвергается постоянному воздействию человеческой деятельности. Последствия данного воздействия зависят от различных факторов и проявляются в изменении климата и химического состава атмосферы. Эти изменения существенно влияют на биотические компоненты окружающей среды, включая человека.
Воздушная среда может оцениваться в двух аспектах:
1. Климат и его изменения под влиянием естественных причин и антропогенных воздействий в целом (макроклимат) и данного проекта в частности (микроклимат). Эти оценки предполагают прогноз потенциального воздействия изменения климата на реализацию проектируемого вида антропогенной деятельности.
2. Загрязнения атмосферы. Для начала оценивается возможность загрязнения атмосферы с помощью одного из комплексных показателей, таких как: потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА), рассеивающая способность атмосферы (РСА) и другие. После этого проводится оценка существующего уровня загрязнения атмосферного воздуха в необходимом регионе.
Выводы о климатических и метеорологических характеристиках, и об источнике загрязнения делаются, в первую очередь, на основе данных регионального Росгидромета, далее - на основе данных о санитарно-эпидемиологической службы и специальных аналитических инспекций Госкомэкологии, также, опираются на различные литературные источники.
В итоге, на основе полученных оценок и данных о конкретных выбросах в атмосферу проектируемого объекта делаются расчеты прогноза загрязнения воздуха, при этом используют специальные компьютерные программы ("эколог", "гарант", "эфир" и др.), позволяющие не только оценить возможные уровни загрязнения воздуха, но и получить карто-схему полей концентраций и данные по осаждению загрязняющих веществ (ЗВ) на подстилающей поверхности.
К критерию оценки степени загрязнения атмосферного воздуха относится предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ. Измеренные и вычисленные концентрации загрязняющих веществ в атмосфере можно сравнить с ПДК и, следовательно, загрязнение атмосферы измеряется в величинах ПДК.
При этом, стоит обратить внимание на то, что не следует путать концентрации загрязняющих веществ в воздухе с их выбросами. Концентрация представляет собой массу вещества в единице объема (или массы), а выброс - это вес вещества, поступившего в единицу времени (т.е. "доза"). Выброс не может быть критерием загрязнения воздуха, но, так как, загрязнения атмосферы зависят не только от массы выбросов, но и от других факторов (метеорологических параметров, высоты источника выброса и др.).
Прогнозы загрязнения воздуха применяются в других разделах ОВОС для прогнозирования влияния других факторов от воздействия загрязненной окружающей среды (загрязнение подстилающей поверхности, вегетация растительности, заболеваемости населения и др.).
При осуществлении экологической экспертизы оценка состояния воздушного бассейна основывается, исходя из комплексной оценки загрязнения атмосферного воздуха в районе исследования, при этом используется система прямых, косвенных и индикаторных критериев. Оценка качества воздуха (в первую очередь, степень загрязнения) достаточно хорошо разработана и основывается на огромном количестве законодательных и директивных документов, которые используют прямые методы контроля для измерения параметров окружающей среды, а также косвенные методы расчета и критерии оценки.
Прямые критерии оценки. К основным критериям состояния загрязнения атмосферного воздуха относятся величины предельно допустимых концентраций (ПДК). Следует отметить, что атмосфера так же является средой переноса техногенных веществ-загрязнителей, а также она наиболее изменчива и динамична из всех абиотических ее компонентов. Основываясь на этом, для оценки степени загрязнения атмосферного воздуха используют дифференцированнае по времени оценочные показатели, такие как: максимально разовые ПДКмр (краткосрочные эффекты), среднесуточные ПДКсс и среднегодовые PДКг (для более длительного воздействия).
Степень загрязнения воздуха можно оценить с помощью повторения и частоты превышения ПДК, учитывая класс опасности, а также с помощью суммирования биологических воздействий загрязнения (ЗВ). Уровень загрязнения атмосферы веществами различных классов опасности определяется "приведением" их концентрации, нормированных по ПДК, к концентрациям веществ 3-го класса опасности.
Существует подразделение загрязняющих веществ в воздухе по вероятности их неблагоприятного воздействия на здоровье человека, которое включает в себя 4 класса:
1) первый класс - чрезвычайно опасные.
2) второй класс - высоко опасные;
3) третий класс - умеренно опасные;
4) четвертый класс - мало опасные.
В основном применяют фактические максимально разовые, среднесуточные и среднегодовые ПДК в сравнении с фактическими концентрациями загрязняющих веществ в воздухе за последние несколько лет, но не менее 2-х лет.
Так же к немаловажным критериям для оценки суммарного загрязнения атмосферы относится значение комплексного показателя (Р), равное квадратному корню из суммы квадратов концентрации веществ различных классов опасности, нормированных по ПДК, приведенных к концентрации вещества третьего класса опасности.
Наиболее распространенным и информативным показателем загрязнения атмосферы - показатель КИЗА (комплексный индекс среднегодового загрязнения атмосферы).
Распределение по классам состояния атмосферы происходит в соответствии с классификацией уровней загрязнения по четырехбалльной шкале:
- класс "нормы" - означает, что уровень загрязнения воздуха ниже среднего по городам страны;
- класс "риска" - равен среднему уровню;
- класс "кризиса" - выше среднего уровня;
- класс "бедствия" - намного выше среднего уровня.
В основном КИЗА используется для сравнительного анализа загрязнения воздуха в разных частях изучаемой территории (городов, районов и т.п.), а также для оценки временной тенденции касательно состояния загрязнения воздуха.
Ресурсный потенциал воздушного бассейна определенной территории рассчитывается исходя из его способности к рассеиванию и выведению примесей и соотношения фактического уровня загрязнения и величины ПДК. Оценка способности к рассеиванию воздуха определяется на основе следующих показателей: потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) и параметр потребления воздуха (ПВ). Данные характеристики выявляют особенности формирования уровней загрязнения в зависимости от погодных условий, которые способствуют накоплению и удалению примесей из воздуха.
Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) является комплексной характеристикой метеорологических условий, которые оказываются неблагоприятными для рассеивания примесей в воздухе. В настоящее время в России существует 5 классов ПЗА, которые характерны для условий города, основанных на повторяемости приземных инверсий, застоя слабого ветра и продолжительности тумана.
Под параметром потребления воздуха (ПВ) понимают объем чистого воздуха, который необходим для разбавления выбросов загрязняющих веществ в атмосферу до уровня средней допустимой концентрации. Данный параметр имеет особое значение при управлении качества воздуха, если природопользователь установил режим коллективной ответственности (принцип "пузыря") в условиях рыночных отношений. Основываясь на данный параметр, объем выбросов устанавливается для всего региона, и только после этого, расположенные на его территории предприятия, совместными усилиями выявляют оптимальный вариант обеспечения необходимым объем, в том числе через торговлю правами на загрязнение.
Принято, что воздух можно рассматривать как начальное звено в цепочке загрязнений окружающей среды и объектов. Зачастую, почвы и поверхностные воды являются косвенными показателями её загрязнения, а в некоторых случаях, наоборот, могут быть источниками вторичного загрязнения воздушного бассейна. Отсюда возникает необходимость не только оценки загрязнения воздуха, но и контроль за возможными последствиями взаимовлияния атмосферы и сопредельных сред, а так же получение интегральной (смешанной) оценки состояния воздушного бассейна.
К косвенным показателям оценки загрязненности воздуха относится интенсивность поступления атмосферной примеси в результате сухого осаждения на почвенный покров и водные объекты, а также в результате вымывания её атмосферными осадками. Критерием данной оценки является величина допустимых и критических нагрузок, которые выраженны в единицах плотности выпадений с учетом временного интервала (длительности) их поступления.
Итогом комплексной оценки состояния загрязнения воздушного бассейна является анализ развития техногенных процессов и оценка возможных отрицательных последствий в краткосрочной и долгосрочной перспективе на локальном и региональном уровнях. Анализируя пространственную характеристику и временную динамику результатов воздействия загрязнения воздуха на здоровье человека и состояние экосистемы, необходимо опираться на метод картографирования, используя наборы картографических материалов, которые характеризуют природные условия региона, в том числе охраняемые области.
Оптимальная система составляющих интегральной (комплексной) оценки включает в себя:
- оценку уровня загрязнения с санитарно-гигиенических позиций (ПДК);
- оценку ресурсного потенциала атмосферы (ПЗА и ПВ);
- оценку степени влияния на определенные среды (почвенно-растительный и снеговой покров, воды);
- тенденцию и интенсивность процессов антропогенного развития данной природно-технической системы для выявления краткосрочных и долгосрочных эффектов воздействия;
- определение пространственного и временного масштабов возможных негативных последствий антропогенного воздействия.
Химическое загрязнение воздуха
Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последним относятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.
К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферный озон.
Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и котельные.
Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серо-содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 85 процентов от общемирового выброса.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ан гидрида.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.
В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на I т. предельного чугуна выделяется кроме 2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников на территории России составляет около 22 – 25 млн. т. в год.
Промышленное загрязнение воздуха
Под загрязнением в экологии понимают неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом деятельности человека, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства среды и условия существования живых организмов. Эти изменения могут влиять на человека непосредственно или через воду и продукты питания. Они также могут воздействовать на человека, ухудшая свойства используемых им вещей, условия отдыха и работы.
Интенсивное загрязнение воздуха началось в 19 веке в связи с бурным развитием промышленности, которая стала использовать каменный уголь как основной вид топлива, и быстрым ростом городов. О роли угля в загрязнении атмосферы в Европе было известно давно. Однако в 19 веке он был самым дешевым и доступным видом топлива в Западной Европе, в том числе и Великобритании.
Но уголь не единственный источник загрязнения атмосферы. Сейчас в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество вредных веществ, и, несмотря на значительные усилия, принимаемые в мире с целью уменьшить степень загрязнения атмосферы, находится в развитых капиталистических странах. При этом исследователи отмечают, что если над сельской местностью вредных примесей в атмосфере ныне в 10 раз больше, чем над океаном, то над городом их больше в 150 раз.
Воздействие на атмосферу предприятий черной и цветной металлургии. Предприятия металлургической отрасли насыщают атмосферу пылью, сернистыми и другими вредными газами, выделяющимися при протекании различных технологических производственных процессов.
Черная металлургия производства чугуна и переработки его на сталь естественно происходит с сопровождением выбросов в атмосферу различных вредных газов.
Загрязнение воздуха газами при образовании углей сопровождается подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи. Мокрое тушение сопровождается также выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.
При получении металлического алюминия с помощью электролиза в окружающую среду выделяется огромное количество газообразных и пылевидных соединений содержащих фтор и другие элементы. При выплавке одной тонны стали в атмосферу попадает 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода. Заводы цветной металлургии сбрасывают в атмосферу соединения марганца, свинца, фосфора, мышьяка, пары ртути, парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.
Воздействие на атмосферу предприятий нефтехимической промышленности. Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оказывают заметное негативное влияние на состояние окружающей среды и, прежде всего, на атмосферный воздух, что обусловлено их деятельностью и сжиганием продуктов переработки нефти (моторных, котельных топлив и др. продукции).
По загрязнению воздушного бассейна нефтепереработка и нефтехимия занимают четвертое место среди других отраслей промышленности. В состав продуктов сгорания топлива входят такие загрязняющие вещества, как оксиды азота, серы и углерода, технический углерод, углеводороды, сероводород.
В процессах переработки углеводородных систем в атмосферу выбрасывается более 1500 т/год вредных веществ. Из них углеводородов - 78,8 %; оксидов серы - 15,5 %; оксидов азота - 1,8 %; оксидов углерода - 17,46 %; твердых веществ - 9,3 %. Выбросы твердых веществ, диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота составляют до 98 % суммарных выбросов от промышленных предприятий. Как показывает анализ состояния атмосферы, именно выбросы этих веществ в большинстве промышленных городов создают повышенный фон загрязнения.
Наиболее экологически опасными являются производства, связанные с ректификацией углеводородных систем - нефти и тяжелых нефтяных остатков, очисткой масел с помощью ароматических веществ, получением элементной серы, и объекты очистных сооружений.
Воздействие на атмосферу сельскохозяйственных предприятий. Загрязнение атмосферного воздуха сельскохозяйственными предприятиями осуществляется, в основном, через выбросы загрязняющих газообразных и взвешенных веществ вентиляционными установками, обеспечивающими нормальные условия жизнедеятельности животных и человека в производственных помещениях для содержания скота и птицы. Дополнительные загрязнения происходят от котельных в результате переработки и поступления в атмосферу продуктов сгорания топлива, от выхлопных газов автотракторной техники, от испарений из емкостей для хранения навоза, а также при разбрасывании навоза, удобрений и других химических веществ. Нельзя не учитывать и пыль, образующуюся при уборке полевых культур, погрузке, разгрузке, сушке и доработке сыпучей сельскохозяйственной продукции.
Топливно-энергетический комплекс (тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали, котельные установки) выделяет в атмосферный воздух дым, образующийся при сгорании твердого и жидкого топлива. Выбросы в атмосферный воздух от использующих топливо установок содержат продукты полного сгорания - окислы серы и зола, продукты неполного сгорания - в основном окись углерода, сажа и углеводороды. Общий объем всех выбросов весьма значительный. Например, тепловая электростанция, потребляющая ежемесячно 50 тыс. т угля, содержащего примерно 1 % серы, ежедневно выбрасывает в атмосферу 33 т серного ангидрида, который может превратиться (при определенных метеорологических условиях) в 50 т серной кислоты. За одни сутки такая электростанция производит до 230 т золы, которая частично (около 40-50 т в день) выбрасывается в окружающую среду в радиусе до 5 км. Выбросы тепловых станций, сжигающих нефть, почти не содержат золы, однако выделяют в три раза больше серного ангидрида.
Воздушные загрязнения нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования. Например, загрязнение атмосферного воздуха углеводородами и сероводородом отмечается от металлических резервуаров сырьевых парков для нестабильной нефти, промежуточных и товарных парков для легковых нефтепродуктов.
Причины загрязнения воздуха
Рассмотрим причины и последствия загрязнения атмосферного воздуха. Загрязнение атмосферы бывает природным и искусственным. Природное загрязнение атмосферы происходит во время извержения вулканов, пылевых бурь, лесных пожаров, возникающих от молний. В атмосферном воздухе постоянно присутствуют разные бактерии, в частности те, что служат причиной болезней, а также споры грибов. Но они со временем могут исчезать и не оказывают большого влияния на состав атмосферного воздуха.
На современном этапе развития человечества непоправимый ущерб приносит искусственное загрязнение атмосферы. В этом виноват сам человек, поэтому он и должен остановить негативные процессы. Иначе человечество может исчезнуть вместе с растениями и животными, планета станет непригодной для жизни.
К искусственным источникам загрязнения относятся такие:
1. Деятельность промышленных предприятий, загрязняющих атмосферу газами, преимущественно ядовитыми. Например, серный газ при сжигании угля; сероуглерод и сероводород во время производства искусственных волокон. Источником пыли являются тепловые электростанции. При сжигании 2000 т угля (электростанция небольшой мощности) за сутки в воздух выбрасывается 400 т золы и 120 т серного газа и др.
2. Интенсивное развитие автотранспорта в мире приводит к тому, что в атмосферу попадают миллионы тонн вредных газов, в том числе ежегодно только от стирания автомобильных шин — 50 млн. тонн резиновой пыли. А выбросы токсичных тяжёлых металлов из автомобилей в мире составляет свыше 300 тыс. тонн.
3. Радиоактивное загрязнение атмосферы. Стоит вспомнить радиационное загрязнение вследствие аварии на Чернобыльской атомной станции, которое до сих пор влияет на здоровье людей в Украине, Беларуси, России.
Способы очищения воздуха делят на три основные группы:
1. Рациональное использование топлива и создание очистительных сооружений.
2. Усовершенствование технологий производства и автотранспорта. Созданы автомобили, работающие на газе, энергии солнечных батарей.
3. Улучшение планирования населённых пунктов — от города к селу, увеличение площадей зелёных насаждений.
Безусловно, это потребует объединения усилий стран всего мира. Во многих государствах приняты законы об охране атмосферного воздуха. С целью сокращения количества выбросов ядовитых газов, золы, пыли в атмосферу на конференции ООН был составлен Киотский протокол «Об изменении климата». В этом протоколе для каждого государства определено количество выбросов в атмосферу с постепенным его уменьшением. Документ поддержали 119 стран, кроме США и Японии.
Атмосфера — это не только основа жизни на планете, но и своеобразный «экран», защищающий Землю от смертоносных лучей Солнца и космического простора. В атмосфере формируются погода и климат. Охрана атмосферы — неотложная задача всего человечества.
Статью подготовила доцент кафедры социально-гуманитарных дисциплин Волгушева Алла Александровна. 
