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%), motorni promet - 21 milijun tona (39%). U jednoj od najvećih regija zemlje, Rostovskoj regiji, emisije onečišćujućih tvari u atmosferski zrak 1991. i 1996. 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 ukupnog iznosa su emisije iz vozila. Onečišćenje uglavnom nastaje kao nusproizvodi ili otpad od vađenja, prerade i korištenja resursa, a može biti i oblik štetnih energetskih emisija, poput viška topline, buke i zračenja.

Većina prirodnih zagađivača (npr. erupcija vulkana, izgaranje ugljena) raspršena je na širokom 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 hlapive organske spojeve u zraku u obliku para;

3) ugljikov monoksid (CO) - izrazito otrovan;

4) dušikovi oksidi (NO x) - 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).

Razmotrite koji su to zagađivači i kako nastaju.

U velikim gradovima mogu se pronaći dvije glavne vrste izvora onečišćivača: točka kao što je CHP dimnjak, dimnjak, ispušni plin 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 - u otvorenom spaljivanju otpada i iz industrijskih cijevi kao rezultat raznih tehnoloških procesa.

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

plinoviti polutanti nastaju kao rezultat kemijskih reakcija, elektrokemijskih procesa, izgaranja goriva, redukcijskih reakcija. Najčešće onečišćujuće tvari 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.

Razmotrite najopasnije, raširene 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 čestica su industrijske cijevi, transport i otvoreno izgaranje goriva. Takve suspenzije možemo promatrati u obliku smoga ili izmaglice.

Disperzijom, tj. stupnjevi mljevenja razlikuju prašinu:

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

Srednje raspršeni - s česticama od 10 do 5 mikrona, polako se 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, benzapiren
Automobilski motori		CO, NO 2, aldehidi, nekancerogeni ugljikovodici, benzapiren
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 fluora i cijanida, organske tvari, benzapiren
Rudarstvo		Ovisno o procesu (CO, fluoridi, 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 vodič raznih otrovnih tvari u ljudsko tijelo, primjerice teških metala, koji na česticama prašine mogu prodrijeti duboko u dišne ​​putove.

Mogu se navesti i drugi primjeri: spoj sumporovog dioksida s prašinom nadražuje kožu i sluznicu, s povećanjem koncentracije dovodi do zatajenja disanja i bolova u prsima, au vrlo visokim koncentracijama, daleko iznad MDK, uzrokuje smrt od gušenja.

U poduzećima za građenje strojeva, posebno u pogonima tople i hladne obrade metala, u zrak radnih prostora oslobađa se puno prašine, otrovnih i nadražujućih plinova. Suvremeni standard postavlja MPC za štetne tvari od oko 1000 vrsta. Prema stupnju utjecaja na organizam štetne tvari dijele se u četiri klase:

1. - tvari su izuzetno opasne;

2. - vrlo opasne tvari;

3. - umjereno opasne tvari;

4. - tvari niske opasnosti.

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

Tablica 4.3

Klase opasnosti i razine onečišćenja

Najviše dopuštene koncentracije štetnih tvari u zraku radnog prostora su koncentracije koje se tijekom dnevnog 8-satnog rada (osim vikenda) ili u drugim trajanjima (ali ne duže od 41 sat tjedno) tijekom cijelog radnog staža ne izazvati bolesti ili odstupanja u zdravstvenom stanju.

Najveća dopuštena koncentracija predstavlja primarni standard, koji je kriterij za onečišćenje, to je maksimalna razina onečišćenja koju osoba može tolerirati bez štete po zdravlje, plus 10-15% kao granica sigurnosti.

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 najopasnijim ugljikovodicima važno mjesto zauzima benzapiren – sastojak ispušnih plinova vozila i atmosferske emisije iz peći na ugljen.

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

CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O.

U slučaju potpunog izgaranja u zrak se oslobađa ugljični dioksid koji se naziva i ugljični dioksid (CO 2) s nepotpuno oksidiranim ugljikom - ugljikov monoksid (CO).

Ugljični dioksid, bezbojni plin blagog mirisa, nastaje disanjem živih organizama, kao i izgaranjem ugljena, nafte i plina u termoelektranama, kotlovnicama itd. U malim količinama ugljični dioksid nije opasan, ali u vrlo velikim dozama dovodi do smrti. Sadržaj CO 2 u zraku stalno raste, što je povezano sa sve većom količinom izgaranja ugljena i nafte. Tijekom proteklih 100 godina sadržaj ugljičnog dioksida u zraku porastao je 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 njegov okolni prostor. Ovaj tzv staklenik, ili efekt staklenika.

Ugljični monoksid (CO) nije potpuno oksidirani ugljik, tzv. CO je otrovni plin bez boje i mirisa. Udisanje ugljičnog monoksida blokira dotok kisika u krv, dovodi do kisikovog izgladnjivanja tkiva, praćenog nesvjesticom, paralizom dišnog trakta i smrću.

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 dio dušika (N 2) se oksidira, stvarajući monoksid (NO), koji u zraku, reagirajući s kisikom, oksidira u dioksid (NO 2) i/ili tetroksid (N 2 O 4).

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

Dušikovi oksidi iritiraju dišne ​​organe, sluznice, posebno pluća i oči, a negativno utječu i na ljudski mozak i živčani sustav.

5. Sumporov dioksid ili tzv. sumporni dioksid (SO 2 ) - bezbojni plin oštrog mirisa koji iritira dišne ​​puteve ljudi i životinja, osobito u sredinama s finom prašinom. Glavni izvori onečišćenja zraka sumpornim dioksidom su fosilna goriva koja se spaljuju u elektranama. Gorivo i otpad koji prilikom izgaranja dospiju u zrak sadrže sumpor (npr. u ugljenu od 0,2 do 5,5% sumpora). Tijekom izgaranja sumpor se oksidira i nastaje SO 2 . Sumporni dioksid uzrokuje ozbiljnu štetu okolišu - pod djelovanjem SO 2, biljke djelomično odumiru od klorofila, što negativno utječe na poljoprivredne usjeve, šumsko drveće, vodena tijela, ispadajući u obliku takozvane kisele kiše.

6. Teški metali, zagađujući okoliš, nanose veliku štetu čovjeku i prirodi. Olovo, živa, kadmij, bakar, nikal, cink, krom, vanadij stalni su sastojci zraka u velikim industrijskim centrima. Nečistoće teških metala mogu sadržavati ugljen, kao i razni otpad.

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

Drugi teški metal - živa, dospjevši iz onečišćenog zraka u vodu u procesu bioakumulacije u jezerima, ulazi u organizme riba, što stvara ozbiljnu opasnost od trovanja ljudi duž hranidbenog lanca.

7. Ozon te različiti aktivni organski spojevi, koji nastaju u procesu 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 raspada na monoksid i atom kisika, koji, spajajući se s O 2, stvara ozon O 3.

8. kiseline, pretežno sumporne i dušične, koje stvaraju kisele kiše.

Koji objekti izvora atmosferskog onečišćenja predstavljaju glavnu opasnost za zdravlje planeta?

Glavni zagađivači zraka u industrijaliziranim zemljama su automobili i drugi načini prijevoza, industrijska poduzeća, termoelektrane, veliki kompleksi vojne industrije i nuklearna energija.

Motorni promet zagađuje zrak gradova ugljičnim i dušikovim monoksidom, ugljikovodicima i drugim štetnim tvarima. Godišnje emisije automobila 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%, ugljične 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 samo osobnih automobila, gotovo polovica njih - oko 200 milijuna - u Americi. U Japanu, zbog ograničenog teritorija, ima gotovo 7 puta više vozača po jedinici površine nego u Sjedinjenim Državama. Na savjesti automobila - ove "kemijske tvornice na kotačima" - više od 60% svih štetnih tvari u gradskom zraku. Ispušni plinovi automobila sadrže oko 200 tvari štetnih za zdravlje i prirodu. Sadrže neizgorene ili nepotpuno razgrađene ugljikovodike goriva. Količina ugljikovodika drastično se povećava ako motor radi pri niskim ili povećanim brzinama, na primjer, prilikom kretanja na raskrižjima na semaforima. U trenutku pritiska na papučicu gasa oslobađa se velika količina neizgorjelih čestica (10-12 puta više nego u normalnom načinu rada). Osim toga, neizgorjeli ispušni plinovi motora tijekom normalnog rada sadrže oko 2,7% ugljičnog monoksida, čija se količina povećava s padom brzine na oko 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. Potpunim izgaranjem goriva u motoru dio ugljikovodika prelazi u čađu koja sadrži razne smole. Pogotovo u slučaju kvara motora, crni oblak dima vuče se iza automobila, sadržavajući policikličke ugljikovodike, uključujući benzapiren. 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 sirovog željeza i njegove prerade u čelik, emisije prašine po 1 toni vrućeg metala iznose 4,5 kg, sumporov dioksid - 2,7 kg i mangan - 0,5-0,1 kg.

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

Proces dobivanja čelika u konvertorskim pećima karakterizira emisija dimnih plinova u atmosferu, koji se sastoje od čestica oksida silicija, mangana i fosfora. U sastavu dima nalazi se do 80% ugljičnog monoksida, a koncentracija prašine u ispušnim plinovima je oko 15 g/m3.

Emisije iz obojene metalurgije sadrže tvari slične tehničkoj prašini: arsen, olovo, fluor itd., stoga predstavljaju ozbiljnu opasnost za zdravlje ljudi i okoliš. U procesu proizvodnje aluminija elektrolizom u atmosferu se ispušta velika količina plinovitih i prašinastih spojeva fluora. Za dobivanje 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 se zna o potencijalno štetnim učincima 80% ovih tvari na ljude, životinje i prirodu. Glavne emisije poduzeća kemijske industrije uključuju ugljični monoksid, dušikove okside, sumporov dioksid, amonijak, organske tvari, sumporovodik, spojeve klorida i fluora, prašinu iz anorganske industrije itd.

Gorivno-energetski kompleks (termoelektrane, termoelektrane, kotlovnice) ispušta dim u atmosferski zrak koji nastaje izgaranjem krutih i tekućih goriva. Emisije u zrak iz postrojenja za sagorijevanje goriva sadrže proizvode potpunog izgaranja - sumporne okside i pepeo, produkte nepotpunog izgaranja - uglavnom ugljikov monoksid, čađu i ugljikovodike. Ukupna količina svih emisija je vrlo značajna. Primjerice, termoelektrana koja mjesečno troši 50 tisuća tona ugljena s približno 1% sumpora, svaki dan u atmosferu emitira 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 iz industrije proizvodnje nafte, rafiniranja nafte i petrokemije sadrži veliku količinu ugljikovodika, sumporovodika i plinova neugodnog mirisa.

Prethodno

Jedan od značajnih globalnih problema je atmosfersko zagađenje Zemlje. Opasnost od toga nije samo u tome što ljudi osjećaju nedostatak čistog zraka, već iu tome što onečišćenje zraka dovodi do klimatskih promjena na planetu.

Uzroci onečišćenja zraka

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

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

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

Posljedice onečišćenja zraka

Prilikom izgaranja raznih goriva u zrak se oslobađa ugljični dioksid. 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 djelovanja ultraljubičastih zraka. Sve to dovodi do globalnog zatopljenja i klimatskih promjena planeta.

Jedna od posljedica nakupljanja ugljičnog dioksida i globalnog zatopljenja je topljenje ledenjaka. Kao rezultat toga, razina vode Svjetskog oceana raste, au budućnosti bi otoci i obalna područja kontinenata mogli biti poplavljeni. Poplave će biti stalna pojava u nekim područjima. Biljke, životinje i ljudi će umrijeti.

Zagađujući zrak, različiti elementi padaju na tlo u obliku. Ti sedimenti ulaze u vodena tijela, 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 ostaje čist zrak. Osim negativnog utjecaja na okoliš, onečišćenje atmosfere dovodi do bolesti ljudi koje prerastaju u kronične bolesti i skraćuju 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 (MAC)

3. ONEČIŠĆENJE ATMOSFERE IZ MOBILNOG

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 Djelovanje radioaktivnih tvari na biljke

tijelo i životinjski svijet

1. UVOD

Čovjek je u svim fazama svog razvoja bio usko povezan s vanjskim svijetom. Ali od nastanka visoko industrijaliziranog društva, opasno ljudsko uplitanje u prirodu dramatično se povećalo, opseg tog uplitanja se proširio, postalo je raznolikije 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 pod sve većim antropogenim utjecajem, pri čemu se može izdvojiti nekoliko najznačajnijih procesa od kojih niti jedan ne poboljšava ekološku situaciju na planetu.

Najmasovnije i najznačajnije je kemijsko onečišćenje okoliša tvarima neobične 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 značajan poremećaj izmjene 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 u crnom pokrivaču na stropu i zidovima nastambe. Dobivena toplina bila je važnija za čovjeka od čistog zraka i nezadimljenih zidova pećine. Ovo početno onečišćenje zraka nije predstavljalo problem, jer su ljudi tada živjeli u malim skupinama, okupirajući nemjerljivo prostran netaknuti prirodni okoliš. 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 čovjek isprva nije mogao ni zamisliti. Nastali su 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, kotlovi za kućanstva, promet. Udio svakog od ovih izvora u ukupnom onečišćenju zraka jako varira od mjesta do mjesta. Danas je općeprihvaćeno da zrak najviše zagađuje industrijska proizvodnja. Izvori onečišćenja - termoelektrane, koje zajedno s dimom ispuštaju u zrak sumporni dioksid i ugljični dioksid; metalurška poduzeća, posebno obojena metalurgija, koja u zrak ispuštaju dušik, 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 potrebe industrije, grijanja domova, transporta, izgaranja i prerade kućnog i industrijskog otpada. Atmosferske onečišćujuće tvari dijele se na primarne, koje ulaze izravno u atmosferu, i sekundarne, koje nastaju transformacijom potonjih. Dakle, sumporni dioksid koji ulazi u atmosferu oksidira se do sumpornog anhidrida, koji u interakciji s vodenom parom 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, nastaju drugi sekundarni znakovi. Glavni izvor pirogenog onečišćenja na planetu su termoelektrane, metalurška i kemijska poduzeća, kotlovnice koje troše više od 170% godišnje proizvedenih krutih i tekućih goriva. Glavne štetne nečistoće pirogenog porijekla su sljedeće:

3a) Ugljični monoksid. 0. Dobiva se nepotpunim izgaranjem ugljičnih tvari. U zrak ulazi kao rezultat spaljivanja krutog otpada, s ispušnim plinovima i emisijama iz industrijskih poduzeća. Svake godine najmanje 1250 milijuna tona ovog plina uđe u atmosferu. 0Ugljični monoksid je spoj koji aktivno reagira sa sastavnim dijelovima atmosfere i pridonosi povećanju temperature na planetu i stvaranju efekta staklenika.

3b) Sumporov dioksid. . 0Oslobađa se izgaranjem goriva koje sadrži sumpor ili preradom sumpornih ruda (do 170 milijuna tona godišnje). Dio sumpornih spojeva oslobađa se izgaranjem organskih ostataka u rudarskim odlagalištima. Samo u Sjedinjenim Državama ukupna količina sumpornog dioksida ispuštenog u atmosferu bila je 65 posto globalnih emisija.

3c) Sumporni anhidrid. Nastaje tijekom oksidacije sumpornog dioksida. Krajnji proizvod reakcije je aerosol ili otopina sumporne kiseline u kišnici, koja zakiseljuje tlo i pogoršava respiratorne bolesti ljudi. Taloženje aerosola sumporne kiseline iz dimnih baklji kemijskih poduzeća uočeno je pri niskoj naoblaci 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 kapljice 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, šećera, koksa, 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 poduzeća koja proizvode klorovodičnu kiselinu, pesticide koji sadrže klor, organske boje, hidrolitički alkohol, izbjeljivač, sodu. U atmosferi se nalaze kao primjesa molekula klora i para klorovodične kiseline. Otrovnost klora određena je vrstom spojeva i njihovom koncentracijom. U metalurškoj industriji, tijekom taljenja sirovog željeza i njegove prerade u čelik, u atmosferu se oslobađaju različiti teški metali i otrovni plinovi. Dakle, u smislu 11 tona sirovog željeza, uz 12,7 kg. 0 sumpor dioksida i 14,5 kg. 0 česticama prašine koje određuju količinu spojeva arsena, fosfora, antimona, olova, živinih para i rijetkih metala, smolnih tvari i cijanovodika.

2.2. Aerosolno onečišćenje atmosfere

Aerosoli su čvrste ili tekuće čestice lebdeće u zraku. Krute komponente aerosola u nekim su slučajevima posebno opasne za organizam, a kod ljudi uzrokuju određene bolesti. U atmosferi se onečišćenje aerosolom percipira u obliku dima, magle, magle ili izmaglice. Značajan dio aerosola nastaje u atmosferi kada krute i tekuće čestice djeluju međusobno ili s vodenom parom. Prosječna veličina čestica aerosola je 11-5 1 µm. Svake godine u Zemljinu atmosferu uđe oko 11 kubičnih kilometara. 0 česticama prašine umjetnog podrijetla. Velik broj čestica prašine nastaje i tijekom proizvodnih aktivnosti ljudi. Informacije o nekim izvorima umjetne prašine navedene su u nastavku:

EMISIJA PRAŠINE PROIZVODNOG PROCESA, MMT/GOD

11. Izgaranje kamenog 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", oštećenje ozonskog omotača, padavine kisele kiše, povezani upravo s antropogenim onečišćenjem atmosfere.

Zaštita atmosferskog zraka ključni je problem u poboljšanju prirodnog okoliša. Atmosferski zrak zauzima poseban položaj među ostalim komponentama biosfere. Njegovo značenje 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 najsloženiju zaštitnu ekološku funkciju, štiteći Zemlju od apsolutno hladnog Kozmosa i protoka sunčevog zračenja. U atmosferi se odvijaju globalni meteorološki procesi, formiraju se klima i vrijeme, odgađa se masa meteorita.

Atmosfera ima sposobnost samopročišćavanja. Nastaje pri ispiranju aerosola iz atmosfere oborinama, turbulentnim miješanjem površinskog sloja zraka, taloženjem onečišćenih tvari na površini zemlje i dr. No, u suvremenim uvjetima mogućnosti prirodnih sustava za samopročišćavanje znatno se povećavaju. atmosfere su ozbiljno narušene. Pod golemim naletom antropogenog onečišćenja u atmosferi su se počele javljati vrlo nepoželjne ekološke posljedice, uključujući i one globalne prirode. Zbog toga atmosferski zrak više ne ispunjava u potpunosti svoje zaštitne, termoregulacijske i ekološke funkcije za održavanje života.

§ 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. Tu spadaju vulkanska aktivnost, planinsko trošenje, erozija vjetrom, masovno cvjetanje biljaka, dim šumskih i stepskih požara, itd. Antropogeno onečišćenje povezano je s ispuštanjem raznih onečišćujućih tvari tijekom ljudskih aktivnosti. Po svojim razmjerima znatno premašuje prirodno onečišćenje zraka.

Ovisno o razmjerima rasprostranjenosti, razlikuju se različiti tipovi onečišćenja atmosfere: lokalni, regionalni i globalni. Lokalno onečišćenje karakterizira povećani sadržaj onečišćujućih tvari u malim područjima (grad, industrijsko područje, poljoprivredna zona itd.) (Sl. 13.1). Regionalnim onečišćenjem u sferu negativnog utjecaja ulaze značajna područja, 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) čvrste (karcinogene tvari, olovo i njegovi spojevi, organska i anorganska prašina, čađa, katranaste tvari i dr.).

Glavni zagađivači (zagađivači) atmosferskog zraka koji nastaju u procesu industrijskih i drugih ljudskih djelatnosti 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.

Ukupno globalno ispuštanje u atmosferu četiri glavna zagađivača (iolutanta) atmosfere 1990. godine iznosilo 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 itd.), aldehidi i prije svega formaldehid, sumporovodik, otrovna hlapljiva otapala ( benzini, alkoholi, eteri) i drugi

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

Tvari, milijun tona	Sumporov dioksid	dušikovih oksida	ugljični monoksid	Čvrste čestice
Ukupna globalna emisija
Rusija (samo stacionarni izvori)
Rusija (uključujući sve izvore),

Najopasnije onečišćenje atmosfere je radioaktivno. Trenutno je to uglavnom zbog globalno rasprostranjenih dugoživućih radioaktivnih izotopa - proizvoda 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 zauzima ispuštanje radioaktivnih tvari iz četvrtog bloka nuklearne elektrane Černobil u travnju - svibnju 1986. Ako je eksplozijom atomske bombe iznad Hirošime (Japan) u atmosferu ispušteno 740 g radionuklida, onda kao Kao posljedica nesreće u nuklearnoj elektrani Černobil 1986. godine, ukupno ispuštanje radioaktivnih tvari u atmosferu iznosilo je 77 kg.

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

Općenito, sudeći prema službenim podacima za 1997.-1999., razina onečišćenja atmosferskog 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 sastav i svojstva sastavnica prirode i ljudsko zdravlje.

Onečišćujuće tvari ulaze u atmosferu iz prirodnih i antropogenih izvora.

Tvari koje emitiraju prirodni izvori uključuju: prašinu biljnog, vulkanskog i kozmičkog podrijetla; prašina od erozije tla; čestice morske soli; magla; proizvodi izgaranja tijekom šumskih i stepskih požara; plinovi vulkanskog porijekla; razni proizvodi biljnog, životinjskog i mikrobiološkog podrijetla itd. Ovi kontaminanti stvaraju prirodnu podlogu.

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 elektrana koje troše ugljen - iznose 133 milijuna kg sumpornih oksida godišnje, 21 milijun kg dušikovih oksida, 5 milijuna kg čestica, koje su uglavnom uzročnici kiselih kiša..

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

Tablica 2.1
Sadržaj emisije (u %) raznih industrija u razvijenim zemljama (prema podacima iz 1991.)

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

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

Vidljiv je jasan trend povećanja ukupne količine onečišćujućih tvari. Glavni izvor onečišćenja zraka (Sl. 2.2.) postao motorni promet - na njega otpada do 83% emisija štetnih tvari u onečišćeni zrak grada. Ispušni plinovi automobila predstavljaju posebnu opasnost za spomenike arhitekture smještene uz glavne prometnice.

Riža. 2.1 (lijevo). Dinamika promjena u emisijama 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 u Rusiji, prikazana u tab. 2.2, pokazuje da je u gradovima kritična situacija po ovom pokazatelju kvalitete zraka.

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

Otrovne nečistoće u zraku	Izvori emisije	Koncentracije (mg/m3)
		u gradovima	u ruralnim područjima
Ugljični monoksid, CO	Požari, ispušni plinovi automobila	5,0	0,1
Sumporov dioksid, SO2	Izgaranje ugljena, prerada nafte, proizvodnja H 2 SO 4	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	ispuh automobila	0,05	0,001
Acetilen	-"-	0,07	0,001
PAN	Atmosferska oksidacija aldehida	0,03	0,001
Aldehidi, C3-C8	ispuh 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 obavljati funkciju opskrbe čistim zrakom.

Slučajevi prekoračenja maksimalnih koncentracija do 10 MAK zabilježeni su u 70 gradova Rusije.

Zagađenje atmosfere i zasićenje biosfere teškim metalima napreduje. Procjenjuje se da je u cijeloj povijesti ljudskog društva istopljeno oko 20 milijardi tona željeza. Količina željeza u sastavu konstrukcija, strojeva, opreme itd. sada se procjenjuje na oko 6 milijardi tona.Slijedom toga, oko 14 milijardi tona je raspršeno u okolišu zbog korozije i drugih procesa. Drugi se metali još više raspršuju. Na primjer, disperzija žive i olova je 80-90% njihove godišnje proizvodnje. Prilikom izgaranja ugljena, zajedno s pepelom i dimnim plinovima u okoliš se ispuštaju neki ekonomski važni elementi. Na primjer, iz crijeva se unosi više nego što se izvlači: 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 počeli su predstavljati posebnu 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) snažno nadražuje sluznicu očiju, negativno utječe na asimilacijski aparat biljaka. Ozračivanje olefina i aromatskih spojeva dovodi do stvaranja značajne količine aerosola. Navedeni kiselinski oksidi se oksidiraju i u reakciji s vodom stvaraju kiseline. Problem kiselih kiša postao je pravi opipljiv problem ne samo u industrijskim gradovima, već i posvuda u urbaniziranim područjima gradova.

Svake godine milijuni tona kiselina i drugih zagađivača ispadnu s oborinama, što je opasno u smislu globalnih promjena u kemijskom sastavu prirodnog okoliša. Emisije sumporovog dioksida (SO 2 ) s otpadnim plinovima iz industrije uzrokuju i velike gospodarske 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 2000. godine ušla u atmosferu iznosila je, prema različitim izvorima, od 275 do 400 milijuna tona.