Понятие "ресурсы атмосферы"

Атмосферный воздух как ресурс. Атмосферный воздух - это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции нашей планеты. Он является одним из основных жизненно важных элементов природы.

Атмосферный воздух выполняет ряд сложнейших экологических функций, а именно:

1) регулирует тепловой режим Земли, способствует перераспределению тепла по земному шару;

2) служит незаменимым источником кислорода, необходимого для существования всего живого на Земле. При характеристике особой важности воздуха в жизни человека подчеркивается, что человек может прожить без воздуха лишь несколько минут;

3) является проводником энергии Солнца, служит защитой от губительных космических излучений, образует основу климатических и погодных условий на Земле;

4) интенсивно эксплуатируется как транспортная коммуникация;

5) спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей;

6) защищает Землю от различных небесных тел. Размеры метеоритов в подавляющем большинстве не превышают величины горошины. С огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу планеты, раскаляются за счет трения о воздух и на высоте около 60-70 км большей частью сгорают;

7) определяет световой режим Земли, разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому привык человек;

8) является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина;

9) обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании в приземном слое воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли.

У атмосферного воздуха и атмосферы в целом множество других экологических и социально полезных свойств. Так, например, атмосферный воздух широко используется как природный ресурс в народном хозяйстве. Из атмосферного азота производятся минеральные азотные удобрения, азотная кислота и её соли. Аргон и азот применяются в металлургии, химической и нефтехимической промышленности (для осуществления ряда технологических процессов). Из атмосферного воздуха получают также кислород и водород .

Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями

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 .

Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

Антропогенные, в основном делят на три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.

Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнения - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды 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.

По данным ученых (1990 г), ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. т оксидов углерода, 190 млн. т. оксидов серы, 65 млн. т. оксидов азота, 1,4 млн. т. хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком) Защита атмосферы от промышленных загрязнений. /Под ред. С. Калверта и Г. Инглунда. - М.: «Металлургия», 1991., с. 7..

Наиболее распространенные загрязнители атмосферы поступают в нее в основном в двух видах: либо в виде взвешенных частиц (аэрозолей), либо в виде газов. По массе львиную долю -- 80--90 процентов -- всех выбросов в атмосферу из-за деятельности человека составляют газообразные выбросы. Существуют 3 основных источника образования газообразных загрязнений: сжигание горючих материалов, промышленные производственные процессы и природные источники.

Рассмотрим основные вредные примеси антропогенного происхождения Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. - Ленинград.: «Химия», 1991., с. 15-27..

• - 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 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
• - Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 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 65 % от общемирового выброса.
• - 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. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
• - 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.
• - Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
• - 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.
• - 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 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров.

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены в Приложении 3.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнения воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.

Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.

Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

Основными загрязнителями атмосферы на сегодняшний день являются окись углерода и сернистый газ (Приложение 2).

Но, конечно, нельзя забывать и о фреонах, или хлорфторуглеводородах. Именно их большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере. Фреоны широко используются в производстве и в быту в качестве хладореагентов, пенообразователей, растворителей, а также в аэрозольных упаковках. А именно с понижением содержания озона в верхних слоях атмосферы медики связывают рост количества раковых заболеваний кожи. Известно, что атмосферный озон образуется в результате сложных фотохимических реакций под воздействием ультрафиолетовых излучений Солнца. Хотя его содержание невелико, его значение для биосферы огромно. Озон, поглощая ультрафиолетовое излучение, предохраняет все живое на земле от гибели. Фреоны же, попадая в атмосферу, под действием солнечного излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон.

Промышленные предприятия как источники загрязнения окружающей среды

Загрязняют окружающую природную среду промышленные отходы предприятий металлургической, химической, нефтехимической, машиностроительной и других отраслей промышленности, которые выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, сернистых и других вредных газов, выделяющихся при различных технологических производственных процессах. Эти предприятия загрязняют водоемы и подземные воды, оказывают влияние на растительный и животный мир. Чем же характеризуются указанные отрасли промышленности с точки зрения охраны окружающей природной среды? Черная и цветная металлургия являются самыми загрязняющими производствами и занимают первое место по выбросам отравляющих веществ. На долю металлургии приходится около 40% общероссийских валовых выбросов вредных веществ, в том числе по твердым веществам около 26% и по газообразным около 34%. Предприятия черной металлургии являются основными загрязнителями окружающей среды в тех городах и регионах, в которых они расположены. Выброс пыли в расчете на 1 т полученного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа - 2,7 кг и марганца - 0,6... 0,1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу выбрасываются соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, а также пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Допустимая норма выброса сернистого газа при агломерации руды 190 кг на 1 т руды. На предприятиях отрасли продолжает оставаться большой объем сбрасывания в водоемы загрязненных сточных вод, имеющих в своем составе химические вещества: сульфаты, хлориды, соединения железа, тяжелые металлы. Эти сбросы настолько велики, что превращают реки и водоемы в местах их расположения в «чрезвычайно грязные». Предприятия черной металлургии сбрасывают 12% загрязненных сточных вод, что составляет более четверти всех токсичных отходов российской промышленности. Объем сброса загрязненных вод вырос по сравнению с прошлыми годами на 8%. Крупнейшими отраслевыми источниками загрязнения водных ресурсов стали Новолипецкий, Магнитогорский, Златоустовский, Саткинский металлургические комбинаты. Предприятия черной металлургии воздействуют на состояние подземных вод через фильтрующие накопители. Так, Новолипецкий металлургический комбинат стал источником загрязнения подземных вод родонидами (до 957 ПДК), цианидами (до 308 ПДК), нефтепродуктами и фенолами. Следует также отметить, что эта отрасль производства является источником загрязнения почвы. По данным аэрокосмической съемки, зона загрязнения почвенного покрова прослеживается на расстоянии до 60 км от источника загрязнения. Основными причинами значительных выбросов и сбросов загрязнителей, как объясняют специалисты, является неполная оснащенность предприятий очистными установками или их нерабочее состояние (по разным причинам). Только половина сточных вод очищается до нормы, а обезвреживание газообразных веществ составляет всего около 60% от общего выброса. На предприятиях цветной металлургии, несмотря на спад производства, сокращения вредных загрязняющих окружающую среду веществ не произошло. Как отмечено выше, цветная металлургия продолжает оставаться лидером загрязнения природы в России. Достаточно отметить только концерн «Норильский никель» - основной поставщик цветных и драгоценных металлов, который наряду с производством металла поставляет в атмосферу около 12% валового сброса загрязняющих веществ всей промышленности России. Кроме того, действуют предприятия «Южуралникель» (Орск); Среднеуральский медеплавильный завод (Ревда); Ачинский глиноземный комбинат (Ачинск); Красноярский алюминиевый завод; Медногорский медно-серный комбинат. Загрязнение атмосферы этими предприятиями характеризуется в основном выбросами S02 (более 80% суммарного выброса в атмосферу), СО (10,5%) и пыли (10,45%). Выбросы в атмосферу оказывают влияние на формирование потоков химических веществ на большие расстояния. На предприятиях цветной металлургии велики объемы сточных вод, которые загрязнены минеральными веществами, фторо-реагентами, содержащими цианиды, нефтепродукты, ксантоге-наты, солями тяжелых металлов (меди, свинца, цинка, никеля), а также мышьяком, фтором, сурьмой, сульфатами, хлоридами и др. В почвенном покрове, где расположены предприятия, обнаружены тяжелые металлы, превышающие ПДК в 2... 5 раз и более. Например, вокруг Рудной Пристани (Приморский край), где расположен свинцовый завод, в почвах радиусом 5 км наблюдается загрязнение свинцом - 300 ПДК и марганцом - 2 ПДК. Нет никакой надобности приводить примеры других городов. А теперь поставим вопрос, какова зона загрязнения воздушного бассейна и земной поверхности от центра выбросов загрязнителей. Приведем впечатляющий пример исследований, выполненный Экологическим фондом России о степени влияния загрязненности предприятиями цветной металлургии на экосистемы. На рис. 2.3 показаны зоны разрушенных экосистем от центра вредных выбросов. Как видно из рисунка, конфигурация поля загрязнения близка к круговой; она может быть в виде эллипса и других геометрических фигур в зависимости от розы ветров. По полученному (экспериментальным путем) интегральному коэффициенту сохранности (ИКС,%) установлены следующие зоны нарушения экосистем: - полное разрушение экосистем (техногенная пустошь); - сильное разрушение экосистемы. Средняя продолжительность жизни хвои (хвойного леса) 1...3 года вместо 11... 13 лет. Возобновление хвойного леса отсутствует; - частичное нарушение экосистем. Выпадение сульфат-иона в течение суток равняется 3...7 кг/км2, цветных металлов - десятки граммов на 1 км2. Возобновление жизни хвойного леса очень слабое; - начальная стадия разрушения экосистем. Максимальные концентрации S02 составляют 0,4...0,5 кг/км2. Концентрации цветных металлов превышают фоновые значения; - начальная стадия деградации экосистем. Видимых признаков поражения растительности почти нет, однако в хвое елей наблюдается фоновое состояние тяжелыми металлами, превышающее норму в 5... 10 раз.
Рис. 2.3. Сохранность экосистем в зависимости от расстояния до центра вредных выбросов Исследования показывают, что в результате бесконтрольной деятельности металлургического завода практически разрушена природная среда на больших площадях. Уничтожены и повреждены леса на площади около 15 тыс. га, а признаки начальной стадии разрушения лесных экосистем были зафиксированы на 400 тыс. га. Проведенный анализ загрязненности этой территории позволил установить скорость разрушения экосистемы, которая составила 1... 1,5 км/год. Что же будет дальше при таких показателях? Вся живая природа на расстоянии до 30 км от завода (по розе ветров) может полностью деградировать в течение 20...25 лет. Тяжелые металлы оказывают вредное влияние не только на водоемы, но и на обычные грибы, ягоды и другие растения, токсичность которых достигает 25 ПДК, и они становятся совершенно не пригодными для употребления в пищу. Загрязнение водоемов, находящихся рядом с заводом, составляет более 100 ПДК. В жилых районах города концентрация S02, оксидов азота и тяжелых металлов превышает предельно допустимый уровень в 2... 4 раза. Отсюда заболеваемость населения болезнями эндокринной системы, крови, органов чувств и кожи. Любопытен и такой факт. В окрестностях завода первая колония кротов обнаружена на расстоянии 16 км от центра выбросов, отловы полевок имели место не ближе 7... 8 км. Причем на этих расстояниях животные не обитают постоянно, а лишь заходят временно. Это означает, что биогеоценоз при увеличении антропогенной нагрузки как бы упрощается в первую очередь за счет выпадения или резкого сокращения консументов. Таким образом кругооборот углерода (и других элементов) становится двухчленным: продуценты - редуценты. На предприятиях химической и нефтехимиче-ской промышленностей уже сам характер сырья говорит об их негативном воздействии на окружающую среду, поскольку речь идет о производстве пластмасс, синтетических красителей, синтетического каучука, технического углерода. По данным доклада, в атмосферу только в 2000 г. этими отраслями было выброшено более 427 тыс. т загрязненных веществ, а объем токсичных отходов увеличился и составил более 13 млн т. Это 11% от объема токсичных отходов, образовавшихся за год в промышленности России. Предприятия химической и нефтехимической промышленности выбрасывают разнообразные отравляющие вещества (СО, S02, твердые вещества, оксиды азота), большинство из которых опасны для организма человека. Это сказывается на гидрохимическом состоянии водных объектов. Так, например, воды реки Белая (выше г. Стерлитамак, Башкирия) относятся к III классу вредности (или просто грязные). Практически то же самое происходит и с водами реки Оки после сбросов заводами г. Дзержинска (Нижегородская обл.), в которых содержатся элементы метанола, цианида, формальдегида. Таких примеров можно привести множество. Загрязняют не только поверхностные воды, но и подземные, что делает невозможным использование водоносных горизонтов для питьевого водоснабжения. Загрязнения подземных вод тяжелыми металлами, метанолом, фенолом превышают ПДК до сотен тысяч раз. Вокруг предприятий химической промышленности (точнее городов) загрязняется и почва, как правило, в радиусе до 5...6 км. Из 2,9 км3 сточных вод на долю загрязненных приходится около 80%, что говорит о крайне неэффективной работе очистных сооружений. В состав сточных вод входят сульфаты, хлориды, соединения фосфора и азота, нефтепродукты, а также специфические вещества, такие как формальдегид, метанол, бензол, сероводород, сероуглерод, соединения тяжелых металлов, ртуть, мышьяк и др. Промышленность строительных материалов охватывает широкий спектр предприятий не только цементных заводов, но и заводов по изготовлению железобетонных изделий, различных керамических и полимерных изделий, заводов по производству асфальтобитумной смеси, бетона и раствора. Технологические процессы этих производств связаны в основном с измельчением и термической обработкой шихт (на цементных заводах), разгрузкой цемента и приготовлением полуфабрикатов. В процессе получения изделий и материалов в атмосферный воздух поступает пыль, различные газы, а в канализационные сети - неочищенные сточные воды. Эксплуатируемые в настоящее время в России асфальтосмесительные установки разной мощности выбрасывают в атмосферу от 70 до 300 т взвешенных химических веществ в год. Установки выбрасывают в воздух канцерогенные вещества. Очистное оборудование, по данным доклада об охране окружающей среды, ни на одной из них не работает либо не удовлетворяет техническому состоянию.

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

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

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

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

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

Виды и источники загрязнения

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

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

Само загрязнение воздуха может быть физическим, химическим и биологическим.

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

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

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

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

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

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

Последствия загрязнений

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Видео — Нераскрытые тайны: Как загрязнение воздуха влияет на здоровье

Изменение газового состава атмосферы — результат сочетания естественных явлений в природе и деятельности человека. Но какой из этих процессов преобладает в настоящее время? Для того чтобы это выяснить, мы сначала уточним, что загрязняет воздух. Его относительно постоянный состав на протяжении последних лет подвергается значительным колебаниям. Рассмотрим основные проблемы контроля выбросов и охраны чистоты воздушного бассейна на примере этой работы в городах.

Меняется ли состав атмосферы?

Постоять рядом с тлеющей мусорной кучей — все равно, что оказаться на самой загазованной транспортом улице мегаполиса. Опасность угарного газа заключается в том, что он связывает гемоглобин крови. Образующийся карбоксигемоглобин уже не может доставлять в клетки кислород. Другие вещества, загрязняющие атмосферный воздух, могут вызвать нарушение работы бронхов и легких, отравление, обострение хронических заболеваний. Например, при вдыхании угарного газа сердце работает с повышенной нагрузкой, так как недостаточно кислорода поступает к тканям. В этом случае могут обостриться сердечно-сосудистые болезни. Еще большую опасность представляет сочетание монооксида углерода с загрязнителями в промышленных выбросах, выхлопах транспорта.

Нормы концентрации загрязнителей

Вредные выбросы поступают от металлургических, угольных, нефте- и газоперерабатывающих комбинатов, объектов энергетики, строительной и коммунальной отраслей. Радиоактивные загрязнения при взрывах на Чернобыльской атомной электростанции и АЭС в Японии распространились в глобальных масштабах. Отмечается увеличение содержания оксидов углерода, серы, азота, фреонов, радиоактивных и других опасных выбросов в разных точках нашей планеты. Порой токсины обнаруживают далеко от места, где находятся предприятия, загрязняющие воздух. Возникшая ситуация является тревожной и трудно решаемой глобальной проблемой человечества.

Еще в 1973 году профильный комитет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) предложил критерии оценки качества атмосферного воздуха в городах. Эксперты выяснили, что состояние здоровья людей на 15-20 % зависит от экологических условий. На основании многих исследований в XX веке были определены допустимые уровни содержания главных загрязнителей, безвредные для населения. Например, среднегодовая концентрация в воздухе взвешенных частиц должна составлять 40 мкг/м 3 . Содержание оксидов серы не должно превышать 60 мкг/м 3 в год. Для оксида углерода соответствующий средний показатель — 10 мг/м 3 в течение 8 часов.

Что такое предельно допустимые концентрации (ПДК)?

Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ утвержден гигиенический норматив содержания почти 600 вредных соединений в атмосфере населенных пунктов. загрязняющих веществ в воздухе, соответствие которым указывает на отсутствие неблагоприятного воздействия на людей и санитарно-бытовые условия. В нормативе указаны классы опасности соединений, величины их содержания в воздухе (мг/м 3). Эти показатели уточняются при появлении новых данных о токсичности отдельных веществ. Но и это еще не все. В документе присутствует перечень 38 веществ, для которых введен запрет на выброс из-за их высокой биологической активности.

Как осуществляется госконтроль в области охраны атмосферного воздуха?

Антропогенные изменения состава воздуха приводят к негативным последствиям в экономике, ухудшается здоровье и сокращается продолжительность жизни людей. Проблемы увеличения поступления вредных соединений в атмосферу беспокоят как правительства, государственные и муниципальные органы власти, так и общественность, простых людей.

Законодательством многих стран предусмотрены перед началом строительства, реконструкции, модернизации практически всех объектов экономики. Проводится нормирование загрязняющих веществ в воздухе, осуществляются мероприятия по охране атмосферы. Решаются вопросы снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, сокращения выбросов и сбросов загрязняющих веществ. В России приняты федеральные законы об охране окружающей среды, атмосферного воздуха, другие законодательные и нормативно-правовые акты, регулирующие деятельность в экологической сфере. Осуществляется государственный экологический контроль, лимитируются загрязняющие вещества, проводится нормирование выбросов.

Что такое ПДВ?

Предприятия, загрязняющие воздух, должны провести инвентаризацию источников поступления вредных соединений в воздух. Обычно эта работа находит свое логическое продолжение при определении Необходимость получения этого документа связана с нормированием техногенной нагрузки на атмосферный воздух. На основании сведений, которые включены в том ПДВ, предприятие получает разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Данные о нормативных выбросах используются для расчета платежей за отрицательное воздействие на окружающую среду.

Если тома ПДВ и разрешения нет, то за выбросы из источников загрязнения, расположенных на территории объекта промышленности либо другой отрасли, предприятия платят в 2, 5, 10 раз больше. Нормирование загрязняющих веществ в воздухе ведет к сокращению негативного влияния на атмосферу. Есть экономический стимул для выполнения мероприятий по охране природы от поступления в неё чужеродных соединений.

Платежи за загрязнение среды, поступающие от предприятий, аккумулируются местными и федеральными органами власти в специально созданных бюджетных экологических фондах. Финансовые средства расходуются на природоохранную деятельность.

Как очищают и охраняют воздух на промышленных и других объектах?

Очистка загрязненного воздуха проводится разными методами. На трубах котельных и перерабатывающих предприятий установлены фильтры, есть пыле- и газоулавливающие установки. Благодаря использованию термического разложения и окисления, некоторые токсичные вещества превращаются в безвредные соединения. Улавливание вредных газов в выбросах проводят методами конденсации, используются сорбенты для поглощения примесей, катализаторы для очистки.

Перспективы деятельности в области охраны воздуха связаны с работой по сокращению поступления загрязнителей в атмосферу. Необходимо развивать лабораторный контроль вредных выбросов в городах, на оживленных транспортных магистралях. Должна быть продолжена работа по внедрению систем улавливания твердых частиц из газообразных смесей на предприятиях. Нужны дешевые современные устройства для очистки выбросов от токсичных аэрозолей и газов. В области госконтроля требуется увеличение числа постов для проверки и регулировки токсичности выхлопных газов автомобилей. Предприятия энергетической отрасли и автотранспорт следует перевести на менее вредные, с точки зрения экологии, виды горючего (скажем, природный газ, биотопливо). При их сгорании меньше выделяется твердых и жидких загрязнителей.

Какую роль играют зеленые насаждения в очистке атмосферного воздуха?

Трудно переоценить вклад растений в пополнение запасов кислорода на Земле, улавливанию загрязнений. Леса называют «зеленым золотом», «легкими планеты» за способность листьев к фотосинтезу. Этот процесс заключается в поглощении углекислого газа и воды, образовании кислорода и крахмала на свету. Растения выделяют в воздух фитонциды — вещества, губительно действующие на болезнетворных микробов.

Увеличение площади зеленых насаждений в городах — одно из важнейших природоохранных мероприятий. Высаживают деревья, кустарники, травы и цветы во дворах домов, в парках, скверах и вдоль дорог. Озеленяют территории школ и больниц, промышленных предприятий.

Ученые выяснили, что лучше всего поглощают пыль и вредные газообразные вещества из выбросов предприятий, выхлопов транспорта такие растения, как тополь, липа, подсолнух. Больше всего фитонцидов выделяют хвойные насаждения. Воздух в сосновых, пихтовых, можжевеловых лесах является очень чистым и целебным.