Onečišćenje zemljine atmosfere: izvori, vrste, posljedice.

razlikovati prirodni(prirodno) i antropogenih(umjetni) izvori onečišćenja. DO prirodni Izvori su: prašne oluje, požari, razni aerosoli biljnog, životinjskog ili mikrobiološkog podrijetla itd. Antropogeni emisije u atmosferu godišnje iznose više od 19 milijardi tona, od čega više od 15 milijardi tona ugljičnog dioksida, 200 milijuna tona ugljikovog monoksida, više od 500 milijuna tona ugljikovodika, 120 milijuna tona pepela itd.

Na području Ruske Federacije, primjerice, 1991. godine emisije onečišćujućih tvari u zrak iznosile su oko 53 milijuna tona, uključujući industriju - 32 milijuna tona (61%), motorna vozila - 21 milijun tona (39%). U jednoj od velikih regija zemlje, Rostovskoj oblasti, emisije onečišćujućih tvari u atmosferski zrak 1991. i 1996. god. iznosio je 944,6 tisuća tona, odnosno 858,2 tisuće tona, uključujući:

čvrste tvari	112,6 tisuća tona
sumporov dioksid	184,1 tisuća tona	133,0 tisuće tona
ugljični monoksid	464,0 tisuće tona	467,1 tisuća tona
Dušikov oksid
ugljikovodici
leteći org. veza

Više od polovice ukupne količine dolazi od emisija iz motornih vozila. Onečišćujuće tvari prvenstveno nastaju kao nusproizvodi ili otpad od vađenja, obrade i korištenja resursa, a mogu biti i oblik štetnih energetskih emisija poput viška topline, buke i zračenja.

Većina prirodnih zagađivača (npr. vulkanske erupcije, izgaranje ugljena) raspršena je na velikom području, a njihova koncentracija često je smanjena na sigurnu razinu (zbog razgradnje, otapanja i raspršivanja). Antropogeno onečišćenje zraka događa se u urbanim područjima, gdje su velike količine onečišćujućih tvari koncentrirane u malim količinama zraka.

Sljedećih osam kategorija zagađivača smatraju se najopasnijim i najrasprostranjenijim:

1) suspenzije - najmanje čestice tvari u suspenziji;

2) ugljikovodike i druge hlapljive organske spojeve prisutne u zraku u obliku para;

3) ugljikov monoksid (CO) je izrazito otrovan;

4) dušikovi oksidi (NOx) – plinoviti spojevi dušika i kisika;

5) sumporni oksidi (SO 2 dioksid) – otrovni plin opasan za biljke i životinje;

6) teški metali (bakar, kositar, živa, cink i dr.);

7) ozon i drugi fotokemijski oksidanti;

8) kiseline (uglavnom sumporna i dušična).

Pogledajmo što su to zagađivači i kako nastaju.

U velikim gradovima možete pronaći dvije glavne vrste izvora zagađivača: točka, na primjer, cijev termoelektrane, dimnjak, ispušna cijev automobila itd. I netočkasti– ulazak u atmosferu iz ekstenzivnih izvora.

Postoje čvrste, tekuće i plinovite tvari koje zagađuju okoliš.

Čvrsto– nastaju tijekom mehaničke obrade materijala ili njihovog transporta, tijekom procesa izgaranja i toplinske proizvodnje. To uključuje prašinu i suspenzije koje nastaju: prva - tijekom vađenja, obrade i transporta rasutih materijala, raznih tehnoloških procesa i erozije vjetrom; drugi - tijekom otvorenog spaljivanja otpada i iz industrijskih cijevi kao rezultat raznih tehnoloških procesa.

Tekućina polutanti su produkt kemijskih reakcija, kondenzacije ili raspršivanja tekućina u tehnološkim procesima. Glavni tekući zagađivači su nafta i njezini rafinirani proizvodi, koji zagađuju atmosferu ugljikovodicima.

plinoviti zagađivači nastaju kao rezultat kemijskih reakcija, elektrokemijskih procesa, izgaranja goriva i redukcijskih reakcija. Najčešći zagađivači u plinovitom stanju su: ugljikov monoksid CO, ugljikov dioksid CO 2, dušikovi oksidi NO, N 2 O, NO 2, NO 3, N 2 O 5, sumporov dioksid SO 2, spojevi klora i fluora.

Pogledajmo najopasnije, najraširenije zagađivače. Što su oni i koja je njihova opasnost?

1. Prah I suspenzija– to su fine čestice lebdeće u zraku, na primjer, dim i čađa (tablica 4.2). Glavni izvori suspendiranih tvari su industrijski cjevovod, transport i otvoreno spaljivanje goriva. Takve suspenzije možemo promatrati u obliku smoga ili izmaglice.

Disperzijom, tj. Stupanj mljevenja razlikuje prašinu:

Grubo – s česticama većim od 10 mikrona, talože se u mirnom zraku sve većom brzinom;

Srednje raspršeno - s česticama od 10 do 5 mikrona, koje se polako talože u mirnom zraku;

Fini i dimni - s česticama veličine 5 mikrona, brzo se raspršuju u okolišu i gotovo se ne talože.

Tablica 4.2

Glavni izvori onečišćenja zraka

	Aerosoli	Emisije plinova
Kotlovi i industrijske peći		NO 2, SO 2, kao i CO, aldehidi (HCHO), organske kiseline, benzopiren
Auto motori		CO, NO 2, aldehidi, nekancerogeni ugljikovodici, benzopiren
Industrija prerade nafte		SO 2, H 2 S, NH 3, NO x, CO, ugljikovodici, kiseline, aldehidi, karcinogeni
Kemijska industrija		Ovisno o procesu (H 2 S, CO, NH 3), kiseline, organske tvari, otapala, hlapljivi sulfidi itd.
Metalurgija i koksokemija		SO 2 , CO, NH 3 , NO X , spojevi fluorida i cijanida, organske tvari, benzopiren
Rudarstvo		Ovisno o procesu (CO, fluorid, organski)
Industrija hrane		NH 3, H 2 S, smjese organskih spojeva
Industrija građevinskog materijala		CO, organski spojevi

Prašina koja može neko vrijeme lebdjeti u zraku naziva se aerosol, za razliku od taložene prašine, tzv aerogel. Fina prašina predstavlja najveću opasnost za tijelo, jer se ne zadržava u gornjim dišnim putovima i može prodrijeti duboko u pluća. Osim toga, fina prašina može biti dirigent u ljudsko tijelo raznih otrovnih tvari, na primjer, teških metala, koji na česticama prašine mogu prodrijeti duboko u dišne ​​puteve.

Mogu se navesti i drugi primjeri: spoj sumporovog dioksida s prašinom nadražuje kožu i sluznicu, s povećanjem koncentracije dovodi do problema s disanjem i bolova u prsima, a u vrlo visokim koncentracijama, znatno iznad maksimalno dopuštene koncentracije, uzrokuje smrt od gušenja.

U strojarskim poduzećima, posebno u pogonima za toplu i hladnu obradu metala, puno prašine, otrovnih i nadražujućih plinova oslobađa se u zrak radnih prostora. Suvremeni standard utvrđuje maksimalno dopuštene koncentracije za oko 1000 vrsta štetnih tvari. Prema stupnju utjecaja na organizam štetne tvari dijele se u četiri klase:

1. – izrazito opasne tvari;

2. – vrlo opasne tvari;

3. – umjereno opasne tvari;

4. – tvari niske opasnosti.

Klasa opasnosti tvari utvrđuje se ovisno o standardima i pokazateljima (tablica 4.3).

Tablica 4.3

Klase opasnosti i granice onečišćenja

Najviše dopuštene koncentracije štetnih tvari u zraku radnog prostora su koncentracije koje pri dnevnom 8-satnom (osim vikendom) radu ili drugom trajanju (ali ne dužem od 41 sat tjedno) tijekom cijelog radnog vremena ne uzrokuju bolesti. ili abnormalnosti zdravlja.

Najveća dopuštena koncentracija predstavlja primarni standard, koji je kriterij onečišćenja, to je najveća razina onečišćenja koju čovjek može tolerirati bez štete po zdravlje, plus 10-15% kao sigurnosna granica.

2. Ugljikovodici su organski spojevi ugljika i vodika. U tehnici i industriji koriste se kao nositelji energije, npr. prirodni plin, propan, benzin, otapala za boje i sredstva za čišćenje itd. Među posebno opasnim ugljikovodicima važno mjesto zauzima benzopiren - sastojak ispušnih plinova automobila i atmosfere emisije iz peći na ugljen.

3. Ugljični monoksid. Potpunim izgaranjem goriva i otpada, koji su organski spojevi, nastaju ugljični dioksid i voda:

CH4+2O2=CO2+2H20.

U slučaju potpunog izgaranja u zrak se oslobađa ugljični dioksid koji se naziva i ugljični dioksid (CO 2), dok je nepotpuno oksidirani ugljik ugljični monoksid (CO).

Ugljični dioksid je bezbojni plin slabog mirisa koji nastaje disanjem živih organizama, kao i izgaranjem ugljena, nafte i plina u termostanicama, kotlovnicama itd. U malim količinama ugljični dioksid nije opasan, ali u vrlo velikim dozama je smrtonosan. Sadržaj CO 2 u zraku stalno raste, što je povezano sa sve većim izgaranjem ugljena i nafte. U posljednjih 100 godina količina ugljičnog dioksida u zraku povećala se za oko 14%. Povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u zraku pridonosi porastu temperature na Zemlji, budući da sloj ugljičnog dioksida stvara moćan zaslon koji ne dopušta toplini koju emitira Zemlja da prođe u svemir, što remeti prirodnu izmjenu topline između planet i prostor koji ga okružuje. Ovo je tzv staklenik, ili efekt staklenika.

Ugljični monoksid (CO) je nepotpuno oksidirani ugljik, tzv. CO je otrovni plin bez boje i mirisa. Udisanje ugljičnog monoksida blokira dotok kisika u krv, što dovodi do gubitka kisika u tkivima, nakon čega slijedi nesvjestica, respiratorna paraliza i smrt.

4. Dušikovih oksida(NO x) – plinoviti spojevi tvari koje proizvode mikroorganizmi; također može nastati u produktima izgaranja goriva u automobilskim motorima, u kemijskoj industriji, na primjer, u proizvodnji dušične kiseline. Pri visokim temperaturama izgaranja dolazi do oksidacije dijela dušika (N 2) pri čemu nastaje monoksid (NO), koji u zraku, reagirajući s kisikom, oksidira u dioksid (NO 2) i/ili tetroksid (N 2 O 4).

Dušikovi oksidi doprinose stvaranju fotokemijskog smoga, nastalog iz produkata reakcije između dušikovih oksida i nezasićenih ugljikovodika pod aktivnim utjecajem ultraljubičastog zračenja Sunca.

Dušikovi oksidi iritiraju dišni sustav, sluznicu, posebno pluća i oči, a negativno utječu i na ljudski mozak i živčani sustav.

5. Sumporov dioksid ili takozvani sumporni dioksid (SO 2) je bezbojni plin oštrog mirisa koji iritira dišne ​​puteve ljudi i životinja, osobito u okruženjima s finom prašinom. Glavni izvori onečišćenja zraka sumpornim dioksidom su fosilna goriva koja se spaljuju u elektranama. Gorivo i otpad ispušteni u zrak tijekom izgaranja sadrže sumpor (npr. ugljen sadrži 0,2 do 5,5% sumpora). Tijekom izgaranja sumpor se oksidira i nastaje SO 2 . Sumporni dioksid uzrokuje ozbiljnu štetu okolišu - u biljkama, pod utjecajem SO 2, dolazi do djelomične smrti klorofila, koji ima štetan učinak na poljoprivredne usjeve, šumsko drveće i vodene površine, padajući u obliku kiseline tzv. kiša.

6. Teški metali Zagađivanjem okoliša nanose golemu štetu ljudima i prirodi. Olovo, živa, kadmij, bakar, nikal, cink, krom, vanadij stalni su sastojci zračnog okoliša velikih industrijskih središta. Nečistoće teških metala mogu sadržavati ugljen, kao i razni otpad.

Primjeri: tamo gdje se tetraetil olovo koristi kao aditiv u benzinu kako bi se jeftino spriječilo lupanje motora (ovaj način dodavanja je zabranjen u nizu zemalja), zrak je značajno onečišćen olovom. Oslobođen u ispušnim plinovima, ovaj štetni teški metal ostaje u zraku i vjetar ga prenosi na velike udaljenosti prije nego što se taloži.

Još jedan teški metal, živa, iz onečišćenog zraka u vodu dospijeva u procesu bioakumulacije u jezerima i dospijeva u tijela riba, što stvara ozbiljnu opasnost od trovanja ljudi duž hranidbenog lanca.

7. Ozon te različiti aktivni organski spojevi koji nastaju tijekom kemijskih interakcija dušikovih oksida s hlapljivim ugljikovodicima, potaknutih sunčevim zrakama. Produkti tih reakcija nazivaju se fotokemijski oksidansi. Na primjer, pod utjecajem sunčeve energije, dušikov dioksid se razgrađuje na monoksid i atom kisika, koji u kombinaciji s O 2 stvara ozon O 3.

8. kiseline, uglavnom sumpor i dušik, koji stvaraju kisele kiše.

Koji izvori onečišćenja zraka predstavljaju glavnu opasnost za zdravlje planeta?

Glavni onečišćivači zraka u industrijaliziranim zemljama su automobili i druge vrste prijevoza, industrijska poduzeća, termoelektrane, velika vojna industrija i nuklearni energetski kompleksi.

Motorni promet zagađuje zrak gradova ugljičnim i dušikovim monoksidom, ugljikovodicima i drugim štetnim tvarima. Godišnje emisije vozila u Rusiji početkom 90-ih iznosile su 36 milijuna tona ili 37% ukupnih emisija (oko 100 milijuna tona godišnje), uključujući: dušikove okside - 22%, ugljikovodike - 42%, ugljikove okside - oko 46% ( najveća količina emisija iz automobila zabilježena je u Moskvi – više od 840 tisuća tona godišnje).

Sada u svijetu postoji nekoliko stotina milijuna osobnih automobila, od čega gotovo polovica - oko 200 milijuna - na američkom kontinentu. U Japanu, zbog ograničenog teritorija, ima gotovo 7 puta više vozača po jedinici površine nego u Sjedinjenim Državama. Automobil - ova "kemijska tvornica na kotačima" - odgovoran je za više od 60% svih štetnih tvari u gradskom zraku. Ispušni plinovi automobila sadrže oko 200 tvari štetnih za zdravlje i okoliš. Sadrže neizgorene ili nepotpuno razgrađene ugljikovodike goriva. Količina ugljikovodika naglo se povećava ako motor radi na niskim ili povećanim brzinama, na primjer, prilikom kretanja na raskrižjima blizu semafora. Kada pritisnete papučicu gasa, oslobađa se veliki broj neizgorjelih čestica (10-12 puta više nego u normalnom načinu rada). Osim toga, neizgorjeli ispušni plinovi motora tijekom normalnog rada sadrže oko 2,7% ugljikovog monoksida, čija se količina povećava kako se brzina smanjuje na približno 3,9-4%, a pri maloj brzini - do 6,9%.

Ispušni plinovi, uključujući ugljični monoksid, ugljični dioksid i mnoge druge emisije motora, teži su od zraka, pa se svi nakupljaju pri tlu, trujući ljude i vegetaciju. Tijekom potpunog izgaranja goriva u motoru dio ugljikovodika prelazi u čađu koja sadrži razne smole. Pogotovo kada motor ne radi, crni oblak dima vući se iza automobila, sadržavajući policikličke ugljikovodike, uključujući benzopiren. Ispušni plinovi također sadrže dušikove okside, aldehide koji imaju oštar miris i nadražujuće djelovanje te anorganske spojeve olova.

Crna metalurgija jedan je od glavnih izvora onečišćenja zraka prašinom i plinovima. U procesu taljenja lijevanog željeza i njegove prerade u čelik, emisije prašine po 1 toni konačnog lijevanog željeza iznose 4,5 kg, sumporov dioksid - 2,7 kg i mangan - 0,5-0,1 kg.

Emisije iz ložišta i konverterskih čeličana imaju značajnu ulogu u onečišćenju zraka. Emisije iz otvorenih peći uglavnom sadrže prašinu željeznog trioksida (76%) i aluminijevog trioksida (8,7%). U procesu bez kisika oslobađa se 3000-4000 m 3 plinova s ​​koncentracijom prašine od oko 0,6-0,8 g/m 3 po 1 toni marvetalnog čelika. U procesu dovoda kisika u zonu rastaljenog metala, stvaranje prašine se značajno povećava, dostižući 15-52 g / m3. Pritom dolazi do izgaranja ugljikovodika i sumpora, pa emisije iz otvorenih peći sadrže do 60 kg ugljičnog monoksida i do 3 kg sumporovog dioksida po 1 toni proizvedenog čelika.

Proces proizvodnje čelika u konvertorskim pećima karakterizira ispuštanje u atmosferu dimnih plinova koji se sastoje od čestica silicijevih, manganskih i fosfornih oksida. Dim sadrži do 80% ugljičnog monoksida, a koncentracija prašine u ispušnim plinovima je oko 15 g/m3.

Emisije iz obojene metalurgije sadrže tehničke praškaste tvari: arsen, olovo, fluor i dr., te stoga predstavljaju ozbiljnu opasnost za zdravlje ljudi i okoliš. Tijekom proizvodnje aluminija elektrolizom u atmosferu se oslobađaju velike količine plinovitih i čestičnih spojeva fluorida. Za proizvodnju 1 tone aluminija troši se od 33 do 47 kg fluora (ovisno o snazi ​​elektrolizera), od čega više od 65% ulazi u atmosferu.

Poduzeća kemijske industrije su među najopasnijim izvorima onečišćenja zraka. Sastav njihovih emisija vrlo je raznolik i sadrži mnogo novih, izrazito štetnih tvari. Malo znamo o potencijalno štetnim učincima 80% ovih tvari na ljude, životinje i prirodu. Glavne emisije iz poduzeća kemijske industrije uključuju ugljični monoksid, dušikove okside, sumporov dioksid, amonijak, organske tvari, sumporovodik, spojeve klorida i fluorida, prašinu iz anorganske proizvodnje itd.

Gorivno-energetski kompleks (termoelektrane, termoelektrane, kotlovnice) emitira dim u atmosferski zrak koji nastaje izgaranjem krutih i tekućih goriva. Emisije u atmosferski zrak iz postrojenja koja koriste gorivo sadrže proizvode potpunog izgaranja - sumporne okside i pepeo, proizvode nepotpunog izgaranja - uglavnom ugljični monoksid, čađu i ugljikovodike. Ukupni volumen svih emisija je prilično značajan. Na primjer, termoelektrana koja mjesečno troši 50 tisuća tona ugljena, koji sadrži približno 1% sumpora, dnevno u atmosferu ispušta 33 tone sumpornog anhidrida, koji se (pod određenim meteorološkim uvjetima) može pretvoriti u 50 tona sumporne kiseline. U jednom danu takva elektrana proizvede do 230 tona pepela koji se djelomično (oko 40-50 tona dnevno) ispušta u okoliš u radijusu do 5 km. Emisije iz termoelektrana koje izgaraju naftu gotovo da i ne sadrže pepeo, ali emitiraju tri puta više sumpornog anhidrida.

Onečišćenje zraka od proizvodnje nafte, rafiniranja nafte i petrokemijske industrije sadrži velike količine ugljikovodika, sumporovodika i plinova neugodnog mirisa.

Prethodno

Jedan od značajnih globalnih problema je atmosfersko zagađenje Zemlje. Opasnost od toga nije samo u tome što ljudima nedostaje čist zrak, već iu tome što onečišćenje zraka dovodi do klimatskih promjena na planetu.

Uzroci onečišćenja zraka

U atmosferu ulaze različiti elementi i tvari, mijenjajući sastav i koncentraciju zraka. Sljedeći izvori doprinose onečišćenju zraka:

• emisije i aktivnosti industrijskih postrojenja;
• auspuh automobila;
• radioaktivni predmeti;
• Poljoprivreda;
• kućanstvo i .

Prilikom izgaranja goriva, otpada i drugih tvari u zrak dospijevaju produkti izgaranja koji znatno pogoršavaju stanje atmosfere. Prašina koja se stvara na gradilištima također zagađuje zrak. U termoelektranama gorivo izgara i oslobađa značajnu koncentraciju elemenata koji zagađuju atmosferu. Što više izuma čovječanstvo napravi, to se više pojavljuje izvora onečišćenja zraka i biosfere u cjelini.

Učinci onečišćenja zraka

Kada razne vrste goriva izgaraju, ugljični dioksid se oslobađa u zrak. Zajedno s drugim stakleničkim plinovima, on dovodi do tako opasnog fenomena na našem planetu kao što je. To dovodi do uništavanja ozonskog omotača, koji zauzvrat štiti naš planet od intenzivnog izlaganja ultraljubičastim zrakama. Sve to dovodi do globalnog zatopljenja i klimatskih promjena na planetu.

Jedna od posljedica nakupljanja ugljičnog dioksida i globalnog zatopljenja je topljenje ledenjaka. Kao rezultat toga, razina vode Svjetskog oceana raste, au budućnosti može doći do poplave otoka i obalnih područja kontinenata. Poplave će biti stalna pojava u nekim područjima. Biljke, životinje i ljudi će umrijeti.

Onečišćujući zrak, razni elementi padaju na tlo u obliku. Ti sedimenti padaju u rezervoare, mijenjaju sastav vode, a to uzrokuje smrt flore i faune u rijekama i jezerima.

Danas je zagađenje zraka lokalni problem mnogih gradova, koji je prerastao u globalni. Teško je pronaći mjesto na svijetu gdje ima čistog zraka. Osim negativnog utjecaja na okoliš, onečišćenje atmosfere dovodi do bolesti ljudi koje prerastaju u kronične bolesti te skraćuje životni vijek stanovništva.

PLAN:

1. UVOD

2. KEMIJSKO ONEČIŠĆENJE ATMOSFERE

2.1

2.2 Onečišćenje aerosolom

2.3 Fotokemijska magla (smog)

2.4 Kontrola onečišćenja

u atmosferu (najveća dopuštena koncentracija)

3. ONEČIŠĆENJE ATMOSFERE OD MOBILNIH VOZILA

IZVORI

3.1 Autotransport

3.2 Zrakoplov

3.3 Zvukovi

4. UTJECAJ ONEČIŠĆENJA ATMOSFERE

PO ČOVJEKU, BILJNOM I ŽIVOTINJSKOM SVIJETU

4.1 Ugljični monoksid

4.2 Sumporni dioksid i sumporni anhidrid

4.3 Dušikovi oksidi i neke druge tvari

4.4 Utjecaj radioaktivnih tvari na biljke

tijelo i životinjski svijet

1. UVOD

Čovjek je u svim fazama svog razvoja bio usko povezan sa svijetom oko sebe. Ali od nastanka visoko industrijaliziranog društva, opasna ljudska intervencija u prirodi naglo je porasla, opseg te intervencije se proširio, postala je raznovrsnija i sada prijeti da postane globalna opasnost za čovječanstvo. Potrošnja neobnovljivih sirovina je sve veća, sve više obradivih površina napušta gospodarstvo, pa se na njima grade gradovi i tvornice. Čovjek mora sve više intervenirati u ekonomiju biosfere – onog dijela našeg planeta u kojem postoji život. Zemljina biosfera trenutno je izložena sve većem antropogenom utjecaju.Istodobno se može identificirati nekoliko najznačajnijih procesa od kojih nijedan ne poboljšava ekološku situaciju na planetu.

Najraširenije i najznačajnije je kemijsko onečišćenje okoliša za njega neuobičajenim tvarima kemijske prirode. Među njima su plinoviti i aerosolni zagađivači industrijskog i kućnog podrijetla. Napreduje i nakupljanje ugljičnog dioksida u atmosferi. Daljnjim razvojem ovog procesa pojačat će se nepoželjni trend povećanja prosječne godišnje temperature na planetu. Ekolozi su također zabrinuti zbog kontinuiranog onečišćenja Svjetskog oceana naftom i naftnim derivatima, koje je već dosegnulo 11/5 njegove ukupne površine. Onečišćenje naftom ove veličine može uzrokovati značajne poremećaje u izmjeni plina i vode između hidrosfere i atmosfere. Nema dvojbe o važnosti kemijske kontaminacije tla pesticidima i njegove povećane kiselosti, što dovodi do kolapsa ekosustava. Općenito, svi razmatrani čimbenici koji se mogu pripisati zagađujućem učinku imaju značajan utjecaj na procese koji se odvijaju u biosferi.

2. KEMIJSKO ONEČIŠĆENJE ATMOSFERE

2.1. Glavni zagađivači

Svoj ću test započeti pregledom onih čimbenika koji dovode do propadanja jedne od najvažnijih komponenti biosfere – atmosfere. Čovjek je tisućljećima zagađivao atmosferu, ali su posljedice korištenja vatre, kojom se sve to vrijeme služio, bile neznatne. Morao sam se pomiriti s činjenicom da je dim smetao disanju i da je čađa ležala kao crni pokrivač na stropu i zidovima doma. Toplina koja je nastala bila je važnija za ljude od čistog zraka i zidova špilja bez dima. Ovo početno onečišćenje zraka nije predstavljalo problem, budući da su ljudi tada živjeli u malim skupinama, zauzimajući neizmjerno prostranu, netaknutu prirodnu okolinu. Čak ni značajna koncentracija ljudi na relativno malom području, kao što je to bio slučaj u klasičnoj antici, još nije bila popraćena ozbiljnim posljedicama.

Tako je bilo sve do početka devetnaestog stoljeća. Tek u zadnjih stotinjak godina razvoj industrije nam je “darovao” takve proizvodne procese čije posljedice ljudi u početku nisu mogli ni zamisliti. Pojavili su se milijunski gradovi čiji se rast ne može zaustaviti. Sve je to rezultat velikih izuma i osvajanja čovjeka.

U osnovi postoje tri glavna izvora onečišćenja zraka: industrija, kućni kotlovi i promet. Doprinos svakog od ovih izvora ukupnom onečišćenju zraka uvelike varira od mjesta do mjesta. Danas je općeprihvaćeno da industrijska proizvodnja proizvodi najviše onečišćenja zraka. Izvori onečišćenja su termoelektrane koje uz dim ispuštaju u zrak sumporni dioksid i ugljični dioksid; metalurška poduzeća, posebno obojena metalurgija, koja u zrak ispuštaju dušikove okside, sumporovodik, klor, fluor, amonijak, spojeve fosfora, čestice i spojeve žive i arsena; kemijske i cementne tvornice. Štetni plinovi dospijevaju u zrak kao posljedica izgaranja goriva za industrijske potrebe, grijanja domova, rada transporta, spaljivanja i obrade kućnog i industrijskog otpada. Atmosferske onečišćujuće tvari dijele se na primarne, koje dospijevaju izravno u atmosferu, i sekundarne, koje nastaju pretvorbom potonjih. Stoga se sumporni dioksid koji ulazi u atmosferu oksidira u sumporni anhidrid, koji reagira s vodenom parom i stvara kapljice sumporne kiseline. Kada sumporni anhidrid reagira s amonijakom, nastaju kristali amonijevog sulfata. Slično, kao rezultat kemijskih, fotokemijskih, fizikalno-kemijskih reakcija između onečišćujućih tvari i atmosferskih komponenti, formiraju se druge sekundarne karakteristike. Glavni izvori pirogenog onečišćenja na planeti su termoelektrane, metalurška i kemijska poduzeća te kotlovnice, koje troše više od 170% godišnje proizvedenog krutog i tekućeg goriva. Glavne štetne nečistoće pirogenog porijekla su sljedeće:

3a) Ugljični monoksid. 0. Nastaje nepotpunim izgaranjem ugljičnih tvari. Ulazi u zrak kao rezultat izgaranja krutog otpada, ispušnih plinova i emisija iz industrijskih poduzeća. Svake godine najmanje 1250 milijuna tona ovog plina uđe u atmosferu. 0Ugljični monoksid je spoj koji aktivno reagira s komponentama atmosfere i pridonosi povećanju temperature na planetu i stvaranju efekta staklenika.

3b) Sumporov dioksid. . 0Emitira se tijekom izgaranja goriva koje sadrži sumpor ili prerade sumpornih ruda (do 170 milijuna tona godišnje). Neki sumporni spojevi oslobađaju se tijekom izgaranja organskih ostataka u rudarskim odlagalištima. Samo u Sjedinjenim Državama ukupna količina sumpornog dioksida ispuštenog u atmosferu iznosila je 65 posto globalnih emisija.

3c) Sumporni anhidrid. Nastaje oksidacijom sumpornog dioksida. Konačni produkt reakcije je aerosol ili otopina sumporne kiseline u kišnici, koja zakiseljuje tlo i pogoršava bolesti dišnih putova kod ljudi. Ispadanje aerosola sumporne kiseline iz dimnih baklji kemijskih postrojenja opaža se pri niskim oblacima i visokoj vlažnosti zraka. Listne plojke biljaka koje rastu na udaljenosti manjoj od 11 km. iz takvih poduzeća obično su gusto prošarani malim nekrotičnim mrljama formiranim na mjestima gdje su se taložile kapi sumporne kiseline. Pirometalurška poduzeća obojene i crne metalurgije, kao i termoelektrane, godišnje ispuštaju desetke milijuna tona sumpornog anhidrida u atmosferu.

3d) Sumporovodik i ugljikov disulfid. U atmosferu ulaze odvojeno ili zajedno s drugim spojevima sumpora. Glavni izvori emisija su poduzeća za proizvodnju umjetnih vlakana, šećerane, koksare, rafinerije nafte i naftna polja. U atmosferi, u interakciji s drugim zagađivačima, prolaze kroz polaganu oksidaciju do sumpornog anhidrida.

3e) Dušikovi oksidi. .Glavni izvori emisija su poduzeća koja proizvode dušična gnojiva, dušičnu kiselinu i nitrate, anilinske boje, nitro spojeve, viskoznu svilu, celuloid. Količina dušikovih oksida koja ulazi u atmosferu iznosi 20 milijuna tona. u godini.

3e) Spojevi fluora. Izvori onečišćenja su poduzeća koja proizvode aluminij, emajle, staklo, keramiku, čelik i fosfatna gnojiva. Tvari koje sadrže fluor ulaze u atmosferu u obliku plinovitih spojeva - fluorovodika ili prašine natrijevog i kalcijevog fluorida. Spojevi su karakterizirani toksičnim učinkom. Derivati ​​fluora su jaki insekticidi.

3g) Spojevi klora. U atmosferu ulaze iz kemijskih postrojenja koja proizvode klorovodičnu kiselinu, pesticida koji sadrže klor, organskih boja, hidrolitičkog alkohola, izbjeljivača i sode. U atmosferi se nalaze kao nečistoće molekula klora i para klorovodične kiseline. Otrovnost klora određena je vrstom spojeva i njihovom koncentracijom. U metalurškoj industriji, prilikom taljenja lijevanog željeza i njegove prerade u čelik, u atmosferu se oslobađaju različiti teški metali i otrovni plinovi. Dakle, na 11 tona sirovog željeza ispušta se 12,7 kg. 0 sumpor dioksida i 14,5 kg. 0čestice prašine koje određuju količinu spojeva arsena, fosfora, antimona, olova, živinih para i rijetkih metala, smolne tvari i cijanovodik.

2.2. Onečišćenje zraka aerosolom

Aerosoli su čvrste ili tekuće čestice lebdeće u zraku. U nekim slučajevima, krute komponente aerosola su posebno opasne za organizam i uzrokuju određene bolesti kod ljudi. U atmosferi se onečišćenje aerosolom percipira kao dim, magla, izmaglica ili izmaglica. Značajan dio aerosola nastaje u atmosferi međudjelovanjem čvrstih i tekućih čestica međusobno ili s vodenom parom. Prosječna veličina čestica aerosola je 11-5 1 mikrona. Godišnje u Zemljinu atmosferu uđe oko 11 kubičnih kilometara. 0 česticama prašine umjetnog podrijetla. Velik broj čestica prašine nastaje i tijekom ljudskih proizvodnih aktivnosti. Informacije o nekim izvorima industrijske prašine navedene su u nastavku:

EMISIJA PRAŠINE PROIZVODNOG PROCESA, MILIJUN TONA GOD

11. Izgaranje ugljena 93.60

12. Taljenje željeza 20.21

13. Taljenje bakra (bez pročišćavanja) 6.23

ANTROPOGENI UTJECAJI NA ATMOSFERU

Problem utjecaja čovjeka na atmosferu u središtu je pozornosti stručnjaka i ekologa diljem svijeta. I to nije slučajno, budući da su najveći globalni ekološki problemi našeg vremena - "efekt staklenika", uništavanje ozonskog omotača, kisele kiše - povezani upravo s antropogenim onečišćenjem atmosfere.

Zaštita atmosferskog zraka ključni je problem u poboljšanju zdravlja prirodnog okoliša. Atmosferski zrak zauzima poseban položaj među ostalim komponentama biosfere. Njegov značaj za sav život na Zemlji ne može se precijeniti. Čovjek može bez hrane pet tjedana, bez vode pet dana, a bez zraka samo pet minuta. Istodobno, zrak mora imati određenu čistoću i svako odstupanje od norme opasno je za zdravlje.

Atmosferski zrak također obavlja složenu zaštitnu ekološku funkciju, štiteći Zemlju od apsolutno hladnog prostora i protoka sunčevog zračenja. U atmosferi se odvijaju globalni meteorološki procesi, formiraju se klima i vrijeme, a zadržava se i mnoštvo meteorita.

Atmosfera ima sposobnost samopročišćavanja. Nastaje ispiranjem aerosola iz atmosfere oborinama, turbulentnim miješanjem površinskog sloja zraka, taloženjem onečišćenih tvari na površini zemlje itd. Međutim, u suvremenim uvjetima mogućnosti prirodnih sustava samopročišćavanja atmosfera je ozbiljno narušena. Pod masovnim naletom antropogenog onečišćenja atmosfere počele su se javljati vrlo nepoželjne ekološke posljedice, uključujući i one globalne prirode. Zbog toga atmosferski zrak više ne ispunjava u potpunosti svoje zaštitne, termoregulacijske i životne funkcije okoliša.

§ 1. Onečišćenje zraka

Onečišćenje atmosferskog zraka treba shvatiti kao svaku promjenu njegovog sastava i svojstava koja negativno utječe na zdravlje ljudi i životinja, stanje biljaka i ekosustava.

Onečišćenje atmosfere može biti prirodno (prirodno) i antropogeno (tehnogeno).

Prirodno onečišćenje zraka uzrokovano je prirodnim procesima. To uključuje vulkansku aktivnost, trošenje planinskih stijena, eroziju vjetrom, masivno cvjetanje biljaka, dim šumskih i stepskih požara itd. Antropogeno onečišćenje povezano je s ispuštanjem različitih onečišćujućih tvari tijekom ljudske aktivnosti. Po razmjerima znatno premašuje prirodno onečišćenje zraka.

Ovisno o razmjerima rasprostranjenosti, razlikuju se različite vrste onečišćenja zraka: lokalne, regionalne i globalne. Lokalno onečišćenje karakterizira povećani sadržaj onečišćujućih tvari u malim područjima (grad, industrijsko područje, poljoprivredna zona itd.) (Sl. 13.1). Kod regionalnog onečišćenja, značajna područja su uključena u negativan utjecaj, ali ne i cijeli planet. Globalno onečišćenje povezano je s promjenama stanja atmosfere u cjelini.

Prema agregatnom stanju, emisije štetnih tvari u atmosferu dijele se na: 1) plinovite (sumporov dioksid, dušikovi oksidi, ugljikov monoksid, ugljikovodici i dr.); 2) tekućine (kiseline, lužine, otopine soli itd.); 3) kruto (karcinogene tvari, olovo i njegovi spojevi, organska i anorganska prašina, čađa, smolaste tvari i drugo).

Glavni zagađivači (zagađivači) atmosferskog zraka koji nastaju tijekom industrijskih i drugih ljudskih aktivnosti su sumporni dioksid (SO 2), ugljikov monoksid (CO) i čestične tvari. Oni čine oko 98% ukupne emisije štetnih tvari. Osim glavnih zagađivača, u atmosferi gradova i naselja uočeno je više od 70 vrsta štetnih tvari, uključujući formaldehid, fluorovodik, spojeve olova, amonijak, fenol, benzen, ugljični disulfid itd. Međutim, koncentracije su glavnih zagađivača (sumporov dioksid, itd.) najčešće premašuju dopuštene razine u mnogim ruskim gradovima.

Ukupna globalna emisija četiriju glavnih atmosferskih zagađivača (zagađivača) 1990. godine iznosila je 401 milijun tona, au Rusiji 1991. godine - 26,2 milijuna tona (tablica 13.1; The worM..., National... , 1992.). Osim ovih glavnih zagađivača, u atmosferu ulaze i mnoge druge vrlo opasne otrovne tvari: olovo, živa, kadmij i drugi teški metali (izvori emisije: automobili, talionice i dr.); ugljikovodici (C^^, među njima je najopasniji benzo(a)piren, koji djeluje kancerogeno (ispušni plinovi, peći na ugljen i dr.), aldehidi i to prvenstveno formaldehid, sumporovodik, otrovna hlapljiva otapala (benzini, alkoholi, eteri) i sl.

Emisija glavnih zagađivača (zagađivača) u atmosferu u svijetu i Rusiji

Tvari, milijun tona	Sumporov dioksid	Dušikovih oksida	Ugljični monoksid	Određena stvar
Ukupne globalne emisije
Rusija (samo stacionarni izvori)
Rusija (uključujući sve izvore),

Najopasnije onečišćenje zraka je radioaktivno. Trenutačno je uglavnom uzrokovan globalno rasprostranjenim dugoživućim radioaktivnim izotopima - proizvodima testiranja nuklearnog oružja provedenih u atmosferi i pod zemljom. Površinski sloj atmosfere zagađuje i emisija radioaktivnih tvari u atmosferu iz nuklearnih elektrana koje rade tijekom njihovog normalnog rada i drugih izvora.

Posebno mjesto zauzimaju ispuštanja radioaktivnih tvari iz četvrtog bloka nuklearne elektrane Černobil u travnju - svibnju 1986. Ako je prilikom eksplozije atomske bombe iznad Hirošime (Japan) u atmosferu ispušteno 740 g radionuklida, tada je kao posljedica nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil 1986. ukupno ispuštanje radioaktivnih tvari u atmosferu iznosilo 77 kg.

Drugi oblik onečišćenja zraka je lokalni prekomjerni unos topline iz antropogenih izvora. Znak toplinskog (toplinskog) zagađenja atmosfere su takozvani toplinski valovi, na primjer, "toplinski otoci" u gradovima, zagrijavanje vodenih tijela itd.

Općenito, sudeći prema službenim podacima za 1997.-1999., razina onečišćenja zraka u našoj zemlji, posebno u ruskim gradovima, ostaje visoka, unatoč značajnom padu proizvodnje, što je prvenstveno povezano s povećanjem broja automobila, uključujući - neispravan.

Atmosfera, kao ekološka komponenta, je sloj zraka u podzemlju i iznad njegove površine unutar kojeg se promatra međusobni utjecaj svih komponenti okoliša (pa i samog zraka). Stoga onečišćenje zraka utječe na promjene u sastavu i svojstvima prirodnih sastojaka te na zdravlje ljudi.

Onečišćujuće tvari ulaze u atmosferu iz prirodnih i antropogenih izvora.

Tvari koje se emitiraju iz prirodnih izvora uključuju: prašinu biljnog, vulkanskog i kozmičkog podrijetla; prašina nastala erozijom tla; čestice morske soli; magla; proizvodi izgaranja šumskih i stepskih požara; plinovi vulkanskog porijekla; razni proizvodi biljnog, životinjskog i mikrobiološkog podrijetla itd. Ta onečišćenja stvaraju prirodnu pozadinu.

Rastom industrijske proizvodnje povećava se i antropogeno onečišćenje Zemljine atmosfere.

Trenutačno se u industrijaliziranim zemljama godišnje u atmosferu ispusti više od 2,25 kg/osobi raznih onečišćujućih tvari, uključujući 1,5 kg/osobi plinovitih i 0,75 kg/osobi krutih tvari.

Posebno su opasne emisije iz termoelektrana koje troše ugljen - godišnje iznose 133 milijuna kg sumpornih oksida, 21 milijun kg dušikovih oksida, 5 milijuna kg čestica, koji su uglavnom uzročnici kiselih kiša.

Raspodjela udjela štetnih emisija između industrijskih sektora u pojedinim zemljama je različita (Tablica 2.1.).

Tablica 2.1
Sadržaj emisije (u %) raznih industrija u razvijenim zemljama (na temelju podataka iz 1991.)

Osobito je visoka razina onečišćenja zraka u gradovima, tako je 1996. godine u atmosferu Moskve iz stacionarnih izvora ušlo 171,1 tisuća tona štetnih tvari, a u Podmoskovlju 204,4 tisuće tona.

Dinamika promjena u emisijama onečišćujućih tvari u atmosferu Moskve prikazana je na riža. 2.1.

Vidljiv je jasan trend povećanja ukupne količine onečišćujućih tvari. Glavni izvor onečišćenja zraka (Sl. 2.2.) postao cestovni promet - na njega otpada čak 83% emisija štetnih tvari u onečišćeni gradski zrak. Ispušni plinovi automobila predstavljaju posebnu opasnost za arhitektonske spomenike koji se nalaze uz glavne autoceste.

Riža. 2.1 (lijevo). Dinamika promjena emisija onečišćujućih tvari u atmosferu Moskve
Riža. 2.2 (desno). Glavni izvori gradskog onečišćenja zraka

Usporedba koncentracija nekih plinovitih onečišćujućih tvari za ruralna područja i gradove Rusije, prikazana u stol 2.2, pokazuje da je došlo do kritične situacije u gradovima po ovom pokazatelju kvalitete zraka.

Tablica 2.2
Koncentracije nekih plinovitih onečišćujućih tvari za ruralna područja i gradove Rusije

Otrovni zagađivači u zraku	Izvori emisije	Koncentracije (mg/m3)
		u gradovima	u ruralnim područjima
Ugljični monoksid, CO	Požari, ispušni plinovi automobila	5,0	0,1
Sumporni dioksid, SO2	Izgaranje ugljena, prerada nafte, proizvodnja H2SO4	0,2	0,002
Dušikov oksid, NO	U motorima, u elektranama, izgaranje	0,2	0,002
Dušikov dioksid, NO 2	Izgaranje, oksidacija, u elektranama	0,1	0,001
Ozon	Atmosferske, fotokemijske reakcije	0,3	0,01
Metan	Prirodni plin, procesi raspadanja	3,0	1,4
Etilen	Auspuh automobila	0,05	0,001
Acetilen	-"-	0,07	0,001
PAN	Atmosferska oksidacija aldehida	0,03	0,001
Aldehidi, C3-C8	Auspuh automobila	0,02	0,001
Ukupni ugljikovodici (osim CH 4)	-"-	2,0	0,005
Amonijak	Truljenje	0,01	0,01
Sumporovodik	-"-	0,004	0,002
Formaldehid	Nepotpuno izgaranje	0,05	0,001

Ove brojke pokazuju da ekosustavi velikog grada više ne mogu ispunjavati funkciju opskrbe čistim zrakom.

U 70 gradova Rusije zabilježeni su slučajevi prekoračenja maksimalne koncentracije do 10 MPC.

Zagađenje atmosfere i zasićenje biosfere teškim metalima napreduje. Procjenjuje se da je tijekom cijele povijesti ljudskog društva istopljeno oko 20 milijardi tona željeza. Količina željeza u konstrukcijama, strojevima, opremi itd. sada se procjenjuje na približno 6 milijardi tona.Slijedom toga, oko 14 milijardi tona je raspršeno u okolišu zbog korozije i drugih procesa. Ostali metali rasipaju se još značajnije. Na primjer, disperzija žive i olova čini 80-90% njihove godišnje proizvodnje. Kada se ugljen sagorijeva, neki ekonomski važni elementi ispuštaju se u okoliš zajedno s pepelom i otpadnim plinovima. Na primjer, više se isporučuje nego što se izvlači iz podzemlja: magnezij - 1,5 puta, molibden - 3 puta, arsen - 7 puta, uran, titan - 10 puta, aluminij, jod, kobalt - 15 puta, živa - 50 puta, litij , vanadij, stroncij, berilij, cirkonij - stotine puta, galij, germanij - tisuće puta, natrij - desetke tisuća puta.

“Sekundarni” zagađivači postali su posebna opasnost u gradovima. Fotokemiju atmosfere karakterizira stvaranje nepoželjnih spojeva koji služe kao temelj fotokemijskog smoga. Glavni proizvodi ovih fotokemijskih reakcija su aldehidi, ketoni, aromatski ugljikovodici, ugljični monoksid - CO, kiseli oksidi CO 2, SO 2, NO 2, organski nitrati i oksidansi - ozon, dušikov dioksid, spojevi kao što su peroksiacetil nitrati itd. poznato je da peroksiacetil nitrat (PAN) jako nadražuje sluznicu očiju i negativno djeluje na asimilacijski aparat biljaka. Ozračivanje olefina i aromatskih spojeva rezultira stvaranjem značajnih količina aerosola. Navedeni kiselinski oksidi oksidiraju i u reakciji s vodom stvaraju kiseline. Problem kiselih kiša postao je jako uočljiv ne samo u industrijskim gradovima, već i posvuda u urbaniziranim područjima gradova.

Svake godine milijuni tona kiselina i drugih zagađivača padnu s oborinama, što je opasno u smislu globalnih promjena u kemijskom sastavu prirodnog okoliša. Emisije sumpornog dioksida (SO 2 ) iz industrijskih ispušnih plinova uzrokuju i velike ekonomske štete, jer se gubi tako vrijedna tvar kao što je sumpor. Svjetske dokazane rezerve ove sirovine blizu su iscrpljenosti. Istovremeno, količina tehnogenog sumpora koja je ušla u atmosferu 2000. godine iznosila je, prema različitim izvorima, od 275 do 400 milijuna tona.