Забруднення земної атмосфери: джерела, види, наслідки.

Розрізняють природні(природні) та антропогенні(Штучні) джерела забруднення. До природнимджерелам відносяться: курні бурі, пожежі, різні аерозолі рослинного, тваринного чи мікробіологічного походження тощо. Антропогеннівикиди в атмосферу щорічно становлять понад 19 млрд. т, їх понад 15 млрд. т вуглекислого газу, 200 млн. т оксиду вуглецю, понад 500 млн. т вуглеводнів, 120 млн. т золи та інших.

На території Російської Федерації, наприклад, 1991 р., викиди забруднюючих речовин у повітряне середовище становили близько 53 млн. т, зокрема промисловістю – 32 млн. т (61%), автотранспортом 21 млн. т (39%). В одному з великих регіонів країни, Ростовській області, викиди забруднюючих речовин в атмосферне повітря у 1991 та 1996 роках. склали відповідно 944,6 тис. т та 858,2 тис. т у тому числі:

тверді речовини	112,6 тис. т
Диоксид сірки	184,1 тис. т	133,0 тис. т
оксид вуглецю	464,0 тис. т	467,1 тис. т
оксид азоту
вуглеводні
леткі орг. з'єдн.

Більше половини загального обсягу становлять викиди від автотранспорту. Забруднення в основному виходять у вигляді побічних продуктів або відходів при видобутку, переробці та використанні ресурсів, а також можуть бути однією з форм шкідливих викидів енергії, наприклад, надлишкового тепла, шуму та радіації.

Більшість природних забруднень (наприклад, виверження вулкана, спалювання вугілля) розсіюються по великій території, і їх концентрація найчастіше знижується до безпечної (за рахунок розкладання, розчинення та розсіювання). Антропогенні забруднення повітря виникають на урбанізованих територіях, де велика кількість забруднювачів концентрується в невеликих обсягах повітря.

Найбільш небезпечними і поширеними вважаються такі вісім категорій забруднювачів:

1) суспензії - дрібні частинки речовини у зваженому стані;

2) вуглеводні та інші леткі органічні сполуки, що знаходяться у повітрі у вигляді парів;

3) чадний газ (СО) - надзвичайно отруйний;

4) оксиди азоту (NO x) – газоподібні сполуки азоту та кисню;

5) оксиди сірки (SO 2 діоксид) – отруйний газ, небезпечний для рослин та тварин;

6) важкі метали (мідь, олово, ртуть, цинк тощо);

7) озон та інші фотохімічні окислювачі;

8) кислоти (переважно сірчана та азотна).

Розглянемо, що це за забруднювачі та як вони утворюються.

У великих містах можна зустріти два основні види джерел забруднювачів: точковінаприклад, труба ТЕЦ, димова труба, вихлопна труба автомобіля і т.д. і неточкові– що у атмосферу з великих джерел.

Розрізняють тверді, рідкі та газоподібні речовини, що забруднюють довкілля.

Тверді– утворюються при механічній обробці матеріалів або їх транспортуванні, при спалюванні та теплових процесах виробництва. До них відносяться пил і суспензії, що утворюються: перші – при видобутку, переробці та транспортуванні сипких матеріалів, різних технологічних процесах та вітрової ерозії; другі – при відкритому спалюванні відходів та з промислових труб у результаті найрізноманітніших технологічних процесів.

Рідкізабруднюючі речовини – продукт хімічних реакцій, конденсації чи розпилення рідини у технологічних процесах. Основними рідкими забруднювачами є нафту та продукти її переробки, що забруднюють атмосферу вуглеводнями.

Газоподібнізабруднювачі утворюються внаслідок хімічних реакцій, електрохімічних процесів, спалювання палива, реакцій відновлення. Найбільш поширеними забруднювачами в газовому стані є: оксид вуглецю СО, діоксид вуглецю СО 2 , оксиди азоту NO, N 2 O, NO 2 , NO 3 , N 2 O 5 , діоксид сірки SO 2 , сполуки хлору та фтору.

Розглянемо найнебезпечніші, найпоширеніші забруднювачі. Які вони і в чому їхня небезпека?

1. Пилі зважи- це зважені в повітрі тонкі частинки, наприклад, диму та сажі (табл.4.2). Основними джерелами суспензії є промислові труби, транспорт та відкрите спалювання палива. Ми можемо спостерігати такі суспензії у вигляді смогу або серпанку.

По дисперсності, тобто. ступеня подрібненості розрізняють пил:

Крупнодисперсну – з частками розміром понад 10 мкм, що осідає в нерухомому повітрі із зростаючою швидкістю;

Середньодисперсну – з частинками від 10 до 5 мкм, що повільно осідає у нерухомому повітрі;

Дрібно-дисперсну і дим – з частинками розміром 5 мкм, що швидко розсіюється в навколишньому середовищі і майже не осідає.

Таблиця 4.2

Основні джерела забруднення атмосферного повітря

	Аерозолі	Газоподібні викиди
Котли та промислові печі		NO 2 , SO 2 , а також CO, альдегіди (HCHO), органічні кислоти, бензапірен
Автомобільні двигуни		CO, NO 2 , альдегіди, вуглеводні неканцерогенні, бензапірен
Нафтопереробна промисловість		SO 2 , H 2 S, NH 3 , NО x , CO, вуглеводні, кислоти, альдегіди, канцерогенні речовини
Хімічна промисловість		Залежно від процесу (H 2 S, CO, NH 3), кислоти, органічні речовини, розчинники, леткі сульфіди та ін.
Металургія та коксохімія		SO 2 , CO, NH 3 , NO X , фтористі та ціаністі сполуки, органічні речовини, бензапірен
Гірська промисловість		Залежно від процесу (CO, фтористі сполуки, органічні речовини)
Харчова промисловість		NH 3 , H 2 S, суміші органічних сполук
Промисловість будівельних матеріалів		CO, органічні сполуки

Пил, здатний деякий час перебувати в повітрі у зваженому стані, називається аерозоль, на відміну від осілого пилу, званого аерогель. Дрібнодисперсний пил становить для організму найбільшу небезпеку, оскільки він не затримується у верхніх дихальних шляхах і може проникнути глибоко в легені. Крім того, тонкий пил може бути провідником в організм людини різних отруйних речовин, наприклад, важких металів, які на порошинках можуть глибоко проникати в дихальні шляхи.

Можна навести й інші приклади: комбінація двоокису сірки з пилом подразнює шкіру та слизові оболонки, з підвищенням концентрації - призводить до порушень дихання та болю в грудях, а при дуже високих концентраціях, що значно перевершують ГДК, викликає смерть від задухи.

У машинобудівних підприємствах, особливо в цехах гарячої та холодної обробки металів, у повітряне середовище робочих зон виділяється багато пилу, токсичних та дратівливих газів. Сучасний стандарт встановлює ГДК для шкідливих речовин близько 1000 видів. За ступенем впливу на організм шкідливі речовини поділяють на чотири класи:

1-й – речовини надзвичайно небезпечні;

2-й – речовини високо небезпечні;

3-й – речовини помірно небезпечні;

4-й – речовини малонебезпечні.

Клас небезпеки речовин встановлено залежно від і показників (табл.4.3).

Таблиця 4.3

Класи небезпеки та межі рівня забруднення

Гранично допустимі концентрації шкідливих речовин у повітрі робочої зони – це концентрації, які при щоденній 8-годинній (крім вихідних днів) роботі або при іншій тривалості (але не більше 41 години на тиждень) протягом усього робочого стажу не викликають захворювань або відхилень у стані здоров'я.

Гранично допустима концентрація є первинним стандартом, що є критерієм забруднення, це максимальний рівень забруднення, який людина може переносити без шкоди для здоров'я, плюс 10-15% як запас міцності.

2. Вуглеводні– це органічні сполуки вуглецю та водню. У техніці та промисловості вони використовуються як енергоносії, наприклад, природний газ, пропан, бензин, розчинники для фарб і засобів для чищення та ін. Серед особливо небезпечних вуглеводнів важливе місце займає бензапірен – складова частина вихлопних газів автомобілів і викидів в атмосферу від вугільних печей.

3. Чадний газ. При повному згорянні палива та відходів, що являють собою органічні сполуки, утворюються вуглекислий газ та вода:

CH 4 +2O 2 =CO 2 +2H 2 O.

У разі повного згоряння викидається в повітря двоокис вуглецю, звана також вуглекислим газом (2) при неповно окисленому вуглеці - чадний газ (СО).

Двоокис вуглецю – безбарвний газ зі слабким запахом утворюється при диханні живих організмів, а також при спалюванні вугілля, нафти та газу на теплових станціях, котельнях і т.п. У невеликій кількості вуглекислий газ не є небезпечним, але в дуже великих дозах він призводить до смерті. Зміст 2 в повітрі постійно зростає, що пов'язано з дедалі більшою кількістю спалювання вугілля і нафти. За останні 100 років вміст двоокису вуглецю в повітрі збільшився приблизно на 14%. Зростання вмісту вуглекислого газу в повітрі сприяє підвищенню температури на Землі, так як шар вуглекислого газу створює потужний екран, що не пропускає в космос тепло, що випромінюється Землею, що порушує природний теплообмін між планетою і навколишнім простором. Це так званий парниковий,або оранжерейний, ефект.

Окис вуглецю (СО) – не повністю окислений вуглець, так званий чадний газ. СО – отруйний газ, що не має кольору та запаху. Вдихання чадного газу блокує надходження кисню в кров, призводить до кисневого голодування тканин з наступним непритомністю, паралічу дихальних шляхів і смерті.

4. Оксиди азоту(NO x) - газоподібні сполуки речовин, що виробляються мікроорганізмами; також можуть утворитися в продуктах згоряння палива в автомобільних двигунах, хімічної промисловості, наприклад, при виробництві азотної кислоти. При високих температурах горіння частина азоту (N 2) окислюється, утворюючи монооксид (NO), який у повітрі, вступаючи в реакцію з киснем, окислюється до діоксиду (NO 2) та/або тетраоксиду (N 2 O 4).

Оксиди азоту сприяють виникненню фотохімічного смогу, утвореного з продуктів реакції між оксидами азоту та ненасиченими вуглеводнями під активною дією ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Оксиди азоту подразнюють органи дихання, слизові оболонки, особливо легенів та очей, а також негативно діють на мозок та нервову систему людини.

5. Двоокис сіркиабо так званий сірчистий газ (SO 2) – гостро пахнутий, безбарвний газ, що подразнює дихальні шляхи людини та тварин, особливо в середовищі тонкого пилу. Основними джерелами забруднення повітря двоокисом сірки є горючі копалини, що спалюються в енергетичних установках. Паливо та відходи, які при згорянні потрапляють у повітря, містять сірку (наприклад, у вугіллі від 0,2 до 5,5% сірки). У процесі згоряння сірка окислюється з утворенням SO2. Двоокис сірки завдає серйозної шкоди навколишньому середовищу – рослин під дією SO 2 відбувається часткове відмирання хлорофілу, що згубно діє на сільськогосподарські врожаї, лісові дерева, водоймища, випадаючи у вигляді так званих кислотних дощів.

6. Важкі метали, забруднюючи навколишнє середовище, завдають величезної шкоди людині та природі. Свинець, ртуть, кадмій, мідь, нікель, цинк, хром, ванадій – постійні компоненти повітряного середовища великих промислових центрів. Домішки важких металів можуть містити вугілля та різні відходи.

Приклади: там, де використовується як доповнювач у бензин тетраетилсвинець з метою дешевого запобігання стукоту двигунів (у ряді країн такий спосіб добавки заборонено) повітря значно забруднюється свинцем. Вивільняючись із вихлопними газами, цей шкідливий важкий метал залишається в повітрі і, перш ніж осісти, переноситься вітром на великі відстані.

Інший важкий метал - ртуть, потрапляючи із забрудненого повітря у воду в процесі біоакумуляції в озерах, потрапляє в організми риб, що створює серйозну небезпеку отруєння людини по харчовому ланцюжку.

7. Озонта різні активні органічні сполуки, які утворюються в процесі хімічних взаємодій оксидів азоту з леткими вуглеводнями, що стимулюються променями сонця. Продукти цих реакцій називаються фотохімічними окислювачами. Наприклад, під дією сонячної енергії діоксид азоту розпадається на монооксид і атом кисню, який, з'єднуючись з 2 , утворює озон 3 .

8. Кислоти, переважно сірчана та азотна, які утворюють кислотні дощі

Які об'єкти джерел забруднення атмосфери становлять головну небезпеку здоров'ю планети?

Основними забруднювачами повітря в індустріальних країнах є автомобілі та інші види транспорту, промислові підприємства, теплові електростанції, великі комплекси військової промисловості та атомної енергетики.

Автотранспорт забруднює повітря міст окисом вуглецю та азоту, вуглеводнями та іншими шкідливими речовинами. Щорічні викиди автомобілів у Росії на початку 90-х років склали 36 млн. т або 37% від загального обсягу викидів (близько 100 млн. т/рік), у тому числі: оксиди азоту – 22%, вуглеводні – 42%, окису вуглецю – близько 46% (найбільший обсяг викидів від автомобілів відмічено у Москві – понад 840 тис. т/рік).

Нині у світі кілька сотень мільйонів лише особистих автомобілів, майже половина з них – близько 200 млн. – на американському континенті. У Японії через обмежену територію на одиницю площі припадає майже в 7 разів більше автолюбителів, ніж у США. На совісті автомобіля – цієї "хімічної фабрики на колесах" – понад 60% усіх шкідливих речовин у міському повітрі. Вихлопні гази автомобіля містять близько 200 речовин, які завдають шкоди здоров'ю та природі. У них присутні вуглеводні палива, що не згоріли або неповністю розклалися. Кількість вуглеводнів різко збільшується, якщо двигун працює на малих оборотах або за збільшеної швидкості, наприклад, при старті на перехрестях біля світлофорів. У момент натискання на педаль акселератора виділяється велика кількість частинок, що не згоріли (в 10-12 разів більше ніж при нормальному режимі). Крім того, в вихлопних газах двигуна, що не згоріли, при нормальному режимі міститься близько 2,7% окису вуглецю, кількість якого збільшується при зниженні швидкості приблизно до 3,9-4%, а на тихому ходу - до 6,9%.

Вихлопні гази, у тому числі окис вуглецю, вуглекислий газ та багато інших викидів двигунів, важчі за повітря, тому всі вони скупчуються біля землі, отруюючи людину і рослинність. При повному згорянні палива в двигуні частина вуглеводнів перетворюється на сажу, що містить різні смоли. Особливо при несправності двигуна за автомобілем тягнеться чорний шлейф диму, що містить поліциклічні вуглеводні і бензапірен. У вихлопних газах містяться також оксиди азоту, альдегіди, що мають різкий запах і дратівливий ефект, з'єднання неорганічного свинцю.

Чорна металургія – одне з великих джерел забруднення атмосфери пилом та газами. У процесі виплавки чавуну та переробки його на сталь викиди пилу в розрахунку на 1 т граничного чавуну становлять 4,5 кг, сірчистого газу – 2,7 кг та марганцю – 0,5-0,1 кг.

Істотну роль забруднення атмосфери грають викиди мартенівських і конверторних сталеплавильних цехів. Викиди мартенівських печей переважно містять пил із тріокису заліза (76%) та тріокису алюмінію (8,7%). При безкисневому процесі на 1 т мартенівської сталі виділяється 3000-4000 м3 газів з концентрацією пилу близько 0,6-0,8 г/м3. У процесі подачі кисню до зони розплавленого металу утворення пилу значно збільшується, досягаючи 15-52 г/м 3 . Одночасно відбувається вигоряння вуглеводню і сірки, у зв'язку з чим у викидах мартенівських печей міститься до 60 кг окису вуглецю і до 3 кг сірчистого газу в розрахунку на 1 т сталі, що видається.

Процес одержання сталі в конверторних печах характерний викидом в атмосферу димових газів, що складаються з частинок оксидів кремнію, марганцю та фосфору. У складі диму міститься до 80% окису вуглецю, а концентрація пилу в газах, що відходять, становить близько 15 г/м 3 .

Викиди кольорової металургії містять технічні пилоподібні речовини: миш'як, свинець, фтор та ін., тому є серйозною небезпекою для здоров'я людей і навколишнього середовища. У процесі виробництва алюмінію електролізом в атмосферу викидається велика кількість газоподібних та пилоподібних фтористих сполук. Для отримання 1 т алюмінію витрачається від 33 до 47 кг фтору (залежно від потужності електролізера), понад 65% якого потрапляє в атмосферу.

Підприємства хімічної промисловості належать до групи найнебезпечніших джерел забруднення атмосфери. Склад їх викидів дуже різноманітний і містить багато нових надзвичайно шкідливих речовин. Ми мало знаємо про потенційно шкідливий вплив 80% цих речовин на людей, тварин та природу. До основних викидів підприємств хімічної промисловості відносяться окис вуглецю, оксиди азоту, сірчистий ангідрид, аміак, органічні речовини, сірководень, хлористі та фтористі сполуки, пил від неорганічних виробництв та ін.

Паливно-енергетичний комплекс (теплові електростанції, теплоелектроцентралі, котельні установки) виділяє в атмосферне повітря дим, що утворюється при згорянні твердого та рідкого палива. Викиди в атмосферне повітря від установок, що використовують паливо, містять продукти повного згоряння – оксиди сірки та золу, продукти неповного згоряння – в основному окис вуглецю, сажа та вуглеводні. Загальний обсяг усіх викидів дуже значний. Наприклад, теплова електростанція, що споживає щомісяця 50 тис. т вугілля, що містить приблизно 1% сірки, щодня викидає в атмосферу 33 т сірчаного ангідриду, який може перетворитися (за певних метеорологічних умов) на 50 т сірчаної кислоти. За добу така електростанція виробляє до 230 т золи, яка частково (близько 40-50 т на день) викидається в навколишнє середовище в радіусі до 5 км. Викиди теплових станцій, що спалюють нафту, майже не містять золи, проте виділяють утричі більше сірчаного ангідриду.

Повітряні забруднення нафтовидобувної, нафтопереробної та нафтохімічної промисловості містять велику кількість вуглеводнів, сірководню і погано пахнуть газів.

Попередня

Одна із значних глобальних проблем – це атмосферне забруднення Землі. Небезпека цього у тому, що люди відчувають дефіцит чистого повітря, а й у тому, що забруднення атмосфери призводить до кліматичних змін планети.

Причини забруднення повітря

В атмосферу потрапляють різні елементи та речовини, які змінюють склад та концентрацію повітря. Сприяють забрудненню повітря такі джерела:

• викиди та діяльність промислових об'єктів;
• вихлопи автомобілів;
• радіоактивні об'єкти;
• сільське господарство;
• побутові та .

Під час спалювання палива, відходів та інших речовин у повітря потрапляють продукти горіння, які значно погіршують стан атмосфери. Також забруднює повітря пил, який утворюється на будівництві. На теплових станціях згоряє паливо і виділяється значна концентрація елементів, що забруднюють атмосферу. Чим більше винаходів здійснює людство, тим більше з'являється джерел забруднення повітря та біосфери загалом.

Наслідки забруднення повітря

Під час згоряння різних видів палива повітря потрапляє вуглекислий газ. Поряд з іншими парниковими газами він породжує таке небезпечне явище нашої планети, як . Це призводить до руйнування озонового шару, який у свою чергу захищає нашу планету від інтенсивної дії ультрафіолетових променів. Все це призводить до глобального потепління та кліматичних змін планети.

Одним із наслідків накопичення вуглекислого газу та глобального потепління є танення льодовиків. В результаті піднімається рівень вод Світового океану, і надалі може статися затоплення островів та прибережних зон материків. У деяких районах постійним явищем будуть повені. Загинуть рослини, тварини та люди.

Забруднюючи повітря, різні елементи випадають землі у вигляді . Ці опади потрапляють у водоймища, змінюють склад води, і це стає причиною загибелі флори та фауни у річках та озерах.

На сьогоднішній день забруднення повітря – це локальна проблема багатьох міст, яка переросла у глобальну. Важко знайти місце у світі, де залишилося чисте повітря. Крім негативного впливу на довкілля, атмосферне забруднення призводить до захворювань у людей, які переростають у хронічні, та скорочують тривалість життя населення.

ПЛАН:

1. ВСТУП

2. ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ

2.1

2.2 Аерозольне забруднення

2.3 Фотохімічний туман (зміг)

2.4 Контроль за викидами забруднень

в атмосферу (ГДК)

3. ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ ВІД РУХОВИХ

ДЖЕРЕЛОВ

3.1 Автотранспорт

3.2 Літаки

3.3 Шуми

4. ВПЛИВ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ

НА ЛЮДИНИ, РОСЛИННИЙ І ТВАРИННИЙ СВІТ

4.1 Оксид вуглецю

4.2 Діоксид сірки та сірчаний ангідрид

4.3 Оксиди азоту та деякі інші речовини

4.4 Вплив радіоактивних речовин на рости-

тельний і тваринний світ

1. ВСТУП

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але відколи з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини у природу різко посилилося, розширився обсяг цього втручання, воно стало різноманітніше і тепер загрожує стати глобальною небезпекою людства. Витрата невідновних видів сировини підвищується, дедалі більше орних земель вибуває з економіки, тож на них будуються міста та заводи. Людині доводиться дедалі більше втручатися у господарство біосфери - тієї частини нашої планети, де існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити кілька найбільш суттєвих процесів, будь-який з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.

Найбільш масштабним і значним є хімічне забруднення середовища невластивими речовинами хімічної природи. Серед них – газоподібні та аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу атмосфері. Подальший розвиток цього процесу посилюватиме небажану тенденцію у бік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу у екологів і забруднення Світового океану, що продовжується, нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 11/5 його загальної поверхні. Нафтове забруднення таких розмірів може спричинити суттєві порушення газо- та водообміну між гідросферою та атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення ґрунту пестицидами та його підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми. У цілому нині всі розглянуті чинники, яким можна приписати забруднює ефект, помітно впливають на процеси, які у біосфері.

2. ХІМІЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ

2.1. Основні забруднюючі речовини

Свій контрольну почну з огляду тих чинників, які призводять до погіршення стану однієї з найважливіших складових біосфери - атмосфери. Людина забруднює атмосферу вже тисячоліттями, проте наслідки вживання вогню, яким користувався весь цей період, були незначні. Доводилося миритися з тим, що дим заважав диханню і що сажа лягала чорним покривом на стелі та стінах житла. Тепло, що виходить, було для людини важливіше, ніж чисте повітря і незакопчені стіни печери. Це початкове забруднення повітря не було проблеми, бо люди мешкали тоді невеликими групами, займаючи незмірно велику незаймане природне середовище. І навіть значне зосередження людей на порівняно невеликій території, як це було в класичній старовині, не супроводжувалося ще серйозними наслідками.

Так було аж до початку ХІХ століття. Лише за останні сто років розвиток промисловості "обдарував" нас такими виробничими процесами, наслідки яких спочатку людина ще не могла собі уявити. Виникли міста-мільйонери, зростання яких зупинити не можна. Все це результат великих винаходів та завоювань людини.

В основному є три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел у загальному забрудненні повітря дуже відрізняється залежно від місця. Зараз загальновизнано, що найбільше забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом із димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітроксил азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів. Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, що надходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні, що є результатом перетворення останніх. Так, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали амонію сульфату. Подібним чином, у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами та компонентами атмосфери утворюються інші вторинні ознаки. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні та хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 170% 0 щорічно твердого і рідкого палива, що добувається. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є:

3а) Оксид вуглецю. 0. Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітря він потрапляє внаслідок спалювання твердих відходів, з вихлопними газами та викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менше ніж 1250 млн.т. Оксид вуглецю є сполукою, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери та сприяє підвищенню температури на планеті, та створенню парникового ефекту.

3б) Сірчистий ангідрид. . 0Виділяється у процесі згоряння сірковмісного палива чи переробки сірчистих руд (до 170 млн.т. на рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. Лише у США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду становила 65 відсотків загальносвітового викиду.

3в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових смолоскипів хімічних підприємств відзначається при низькій хмарності та високій вологості повітря. Листові платівки рослин, які ростуть з відривом менше 11 км. від таких підприємств, зазвичай бувають густо усіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу 1десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

3г) Сірководень та сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства з виробництва штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, і навіть нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами зазнають повільного окислення до сірчаного ангідриду.

3д) Окиси азоту. . Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту та нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що у атмосферу, становить 20 млн.т. на рік.

3е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторвмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводню або пилу фториду натрію та кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

3ж) З'єднання хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, що містять хлор, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору та парів соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук та їх концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну та при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів та отруйних газів. Так, у розрахунку на 11 т. 0передільного чавуну виділяється крім 12,7 кг. 0сірчистого газу та 14,5 кг. 0пилових частинок, що визначають кількість сполук миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, парів ртуті та рідкісних металів, смоляних речовин та ціаністого водню.

2.2. Аерозольне забруднення атмосфери

Аерозолі – це тверді або рідкі частинки, що знаходяться у зваженому стані у повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а люди викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних частинок становить 11-5 1мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 11 куб. 0 пилоподібних частинок штучного походження. Багато пилових частинок утворюється також у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче:

ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИД ПИЛУ, МЛН.Т./РІК

11. Спалювання кам'яного вугілля 93,60

12. Виплавлення чавуну 20,21

13. Виплавлення міді (без очищення) 6,23

АНТРОПОГЕННІ ВПЛИВИ НА АТМОСФЕРУ

Питання вплив людини на атмосферу перебуває у центрі уваги фахівців і екологів всього світу. І це невипадково, оскільки найбільші глобальні екологічні проблеми сучасності - «парниковий ефект», порушення озонового шару, випадання кислотних дощів, пов'язані саме з антропогенним забрудненням атмосфери.

Охорона атмосферного повітря – ключова проблема оздоровлення навколишнього природного середовища. Атмосферне повітря займає особливе становище серед інших компонентів біосфери. Значення його всього живого Землі неможливо переоцінити. Людина може перебувати без їжі п'ять тижнів, без води – п'ять днів, а без повітря лише п'ять хвилин. При цьому повітря повинне мати певну чистоту і будь-яке відхилення від норми небезпечне для здоров'я.

Атмосферне повітря виконує і найскладнішу захисну екологічну функцію, оберігаючи Землю від холодного Космосу і потоку сонячних випромінювань. В атмосфері йдуть глобальні метеорологічні процеси, формуються клімат та погода, затримується безліч метеоритів.

Атмосфера має здатність до самоочищення. Воно відбувається при вимиванні аерозолів з атмосфери опадами, турбулентному перемішуванні приземного шару повітря, відкладення забруднених речовин на поверхні землі і т. д. Однак у сучасних умовах можливості природних систем самоочищення атмосфери серйозно підірвані. Під масованим натиском антропогенних забруднень у атмосфері стали виявлятися дуже небажані екологічні наслідки, зокрема і глобального характеру. З цієї причини атмосферне повітря вже не повною мірою виконує свої захисні, терморегулюючі та життєзабезпечені екологічні функції.

§ 1. Забруднення атмосферного повітря

Під забрудненням атмосферного повітря слід розуміти будь-яку зміну його складу та властивостей, що негативно впливає на здоров'я людини і тварин, стан рослин та екосистем.

Забруднення атмосфери може бути природним (природним) та антропогенним (техногенним).

Природне забруднення повітря спричинене природними процесами. До них відносяться вулканічна діяльність, вивітрювання гірських цород, вітрова ерозія, масове цвітіння рослин, дим від лісових та степових пожеж та ін. Антропогенне забруднення пов'язане з викидом різних забруднюючих речовин у процесі діяльності людини. За своїми масштабами воно значно перевершує природне забруднення атмосферного повітря.

Залежно від масштабів поширення виділяють різні типи забруднення атмосфери: місцеве, регіональне та глобальне. Місцеве забруднення характеризується підвищеним вмістом забруднюючих речовин невеликих територіях (місто, промисловий район, сільськогосподарська зона та інших.) (рис. 13.1). При регіональному забрудненні до сфери негативного впливу залучаються значні простори, але з вся планета. Глобальне забруднення пов'язані з зміною стану атмосфери загалом.

За -агрегатним станом викиди шкідливих речовин в атмосферу класифікуються на: 1) газоподібні (діоксид сірки, оксиди азоту, оксид вуглецю, вуглеводні та ін); 2) рідкі (кислоти, луги, розчини солей та ін.); 3) тверді (канцерогенні речовини, свинець та його сполуки, органічний та неорганічний пил, сажа, смолисті речовини та інші).

Головні забруднювачі (поллютанти) атмосферного повітря, що утворюються в процесі виробничої та іншої діяльності людини – діоксид сірки (SO 2), оксид вуглецю (СО) та тверді частки. На їхню частку припадає близько 98% у загальному обсязі викидів шкідливих речовин. Крім головних забруднювачів, в атмосфері міст і селищ спостерігається ще понад 70 найменувань шкідливих речовин, серед яких - формальдегід, фтористий водень, сполуки свинцю, аміак, фенол, бензол, сірковуглець та ін. Однак саме концентрації головних забруднювачів (діоксид сірки та ін.) найчастіше перевищують допустимі рівні у багатьох містах Росії.

Сумарний світовий викид в атмосферу чотирьох головних забруднювачів (іолютантів) атмосфери становив 1990 р. - 401 млн т, а Росії в 1991 р. - 26,2 млн т (табл. 13.1; The worM..., Національний... , 1992). Крім зазначених головних забруднювачів у повітря потрапляє багато інших дуже небезпечних токсичних речовин: свинець, ртуть, кадмій та інші важкі метали (джерела викиду: автомобілі, плавильні заводи та інших.); вуглеводні (С^^, серед них найбільш небезпечний бенз(а)пірен. що володіє канцерогенною дією (вихлопні гази, топка коглів та ін.), альдегіди і в першу чергу формальдегід, сірководень, токсичні леткі розчинники (бензини, спирти, ефіри) та ін.

Викид в атмосферу головних забруднювачів (поллютантів) у світі та в Росії

Речовини, млнт	Діоксид сірки	Оксиди азоту	Оксид вуглецю	Тверді частки
Сумарний світовий викид
Росія (тільки стаціонарні джерела)
Росія (з урахуванням усіх джерел),

Найбільш небезпечне забруднення атмосфери – радіоактивне. Нині воно обумовлено переважно глобально розподіленими довгоживучими радіоактивними ізотопами - продуктами випробування ядерної зброї, що проводилися в атмосфері та під землею. Приземний шар атмосфери забруднюють також викиди в атмосферу радіоактивних речовин з діючих АЕС у процесі їхньої нормальної експлуатації та інші джерела.

Особливе місце займають викиди радіоактивних речовин із четвертого блоку Чорнобильської АЕС у квітні - травні-1986 р. Якщо під час вибуху атомної бомби над Хіросимою (Японія) в атмосферу було викинуто 740 г радіонуклідів, то в результаті аварії на Чорнобильській АЕС у 1986 р. радіоактивних речовин в атмосферу становив 77 кг.

Ще однією формою забруднення атмосфери є локальне надлишкове надходження тепла від антропогенних джерел. Ознакою теплового (термічного) забруднення атмосфери служать так звані термічні юни, наприклад, «острів тепла» в містах, потепління водойм і т.п.

В цілому, якщо судити за офіційними даними на 1997-1999 рр., рівень забруднення атмосферного повіту в нашій країні, особливо в містах Росії, залишається високим, незважаючи на значний спад виробництва, що пов'язують насамперед зі збільшенням кількості автомобілів, у тому числі - несправних.

Атмосфера, як екологічний компонент, - це шар повітря в підґрунті та над її поверхнею, в межах якого спостерігається взаємний вплив усіх екологічних компонентів (включаючи саме повітря). Тому забруднення повітря відбивається на зміні складу та властивостей компонентів природи та здоров'я людини.

Забруднювачі надходять в атмосферу від природних та антропогенних джерел.

До речовин, що виділяються природними джерелами, відносяться: пил рослинного, вулканічного та космічного походження; пил, що виникає при ерозії ґрунту; частинки морської солі; туман; продукти згоряння при лісових та степових пожежах; гази вулканічного походження; різні продукти рослинного, тваринного та мікробіологічного походження та ін. Ці забруднення створюють природне тло.

У міру зростання промислового виробництва антропогенне забруднення атмосфери Землі зростає.

В даний час у промислово розвинених країнах щорічно в атмосферу викидаються понад 2,25 кг/чол, різних забруднювачів, у тому числі - 1,5 кг/чол, газоподібних та 0,75 кг/чол, твердих речовин.

Особливо небезпечні викиди електростанцій, які споживають вугілля, — вони становлять 133 млн. кг на рік оксидів сірки, 21 млн. кг оксидів азоту, 5 млн. кг твердих частинок, які і є в основному причиною кислотних дощів.

Розподіл частки шкідливих викидів між галузями промисловості в окремих країнах по-різному (Табл. 2.1.).

Таблиця 2.1
Зміст викидів (у %) різних галузей промисловості, у розвинених країн (за даними 1991 р.)

Особливо високий рівень забруднення повітря містах, наприклад, 1996 року від стаціонарних джерел у атмосферу м. Москви надійшли 171,1 тис. т шкідливих речовин, а Московської області — 204,4 тис. т.

Динаміка зміни викидів забруднюючих речовин в атмосферу м. Москви представлена ​​на Мал. 2.1.

Чітка видно тенденцію до збільшення загальної кількості речовин-забруднювачів. Основним джерелом забруднення повітря (Рис. 2.2.)став автомобільний транспорт — на його частку припадає до 83% викидів шкідливих речовин у забруднене повітря міста. Особливу небезпеку автомобільні вихлопи становлять пам'яток архітектури, розташованих уздовж великих магістралей.

Мал. 2.1 (ліворуч).Динаміка зміни викидів забруднюючих речовин в атмосферу м. Москви
Мал. 2.2 (праворуч).Основні джерела забруднення міського повітря

Порівняння концентрацій деяких газоподібних забруднювачів для сільської місцевості та міст Росії, представлене в табл. 2.2,показує, що у містах виникла критична ситуація з цим показником якості повітря.

Таблиця 2.2
Концентрації деяких газоподібних забруднювачів для сільської місцевості та міст Росії

Токсичні домішки у повітрі	Джерела емісії	Концентрації (мг/м3)
		в містах	у сільських районах
Оксид вуглецю, СО	Пожежі, автомобільні вихлопи	5,0	0,1
Діоксид сірки, SO 2	Спалювання вугілля, очищення нафти, виробництво H 2 SO 4	0,2	0,002
Оксид азоту, NO	У двигунах, силових установках, горіння	0,2	0,002
Діоксид азоту, NO 2	Горіння, окиснення, в силових установках	0,1	0,001
Озон	Атмосферні, фотохімічні реакції	0,3	0,01
Метан	Природний газ, процеси гниття	3,0	1,4
Етилен	Автомобільні вихлопи	0,05	0,001
Ацетилен	-"-	0,07	0,001
ПАН	Атмосферне окиснення альдегідів	0,03	0,001
Альдегіди, З 3 -З 8	Автомобільні вихлопи	0,02	0,001
Сума вуглеводнів (крім СН 4)	-"-	2,0	0,005
Аміак	гниття	0,01	0,01
Сірководень	-"-	0,004	0,002
Формальдегід	Неповне згоряння	0,05	0,001

Наведені цифри свідчать, що екосистеми великого міста не можуть виконувати функцію його забезпечення чистим повітрям.

Випадки перевищення максимальних концентрацій до 10 ГДК зареєстровані у 70 містах Росії.

Прогресує забруднення атмосфери та насичення біосфери важкими металами. Підраховано, що за всю історію людського суспільства виплавлено близько 20 млрд. т заліза. Кількість заліза у складі споруд, машин, устаткування тощо. Тепер обчислюється, приблизно, 6 млрд т. Отже, приблизно 14 млрд т розсіяні у навколишньому середовищі з допомогою корозії та інших. процесів. Інші метали розсіюються ще значніше. Наприклад, розсіювання ртуті та свинцю становить 80—90% від їхнього річного виробництва. При спалюванні вугілля в навколишнє середовище разом із золою і газами, що відходять, викидаються деякі важливі в господарському аспекті елементи. Наприклад, надходить більше, ніж видобувається з надр: магнію - в 1,5 рази, молібдену - в 3 рази, миш'яку - в 7, урану, титану - в 10, алюмінію, йоду, кобальту - в 15, ртуті - в 50, літію, ванадію, стронцію, берилію, цирконію — у сотні разів, галію, германію — у тисячі разів, натрію — у десятки тисяч разів.

Особливу небезпеку у містах стали становити «вторинні» забруднювачі. Для атмосферної фотохімії характерне утворення небажаних сполук, які є основою фотохімічного смогу. Основні продукти цих фотохімічних реакцій - альдегіди, кетони, ароматичні вуглеводні, чадний газ - СО, кислотні оксиди СО 2 , SO 2 , NO 2 , органічні нітрати та оксиданти - озон, діоксид азоту, сполуки типу пероксиацетилнітратів та ін. Відомо, що ПАН) сильно дратує слизову оболонку очей, негативно діє асиміляційний апарат рослин. Опромінення олефінів та ароматичних сполук призводить до утворення значної кількості аерозолів. Перераховані кислотні оксиди окислюються та, реагуючи з водою, утворюють кислоти. Реально відчутною проблема кислотних дощів стала у промислових містах, а й повсюдно на урбанізованих територіях міст.

Щорічно з опадами випадають мільйони тонн кислот та інших забруднювачів, що небезпечно щодо глобальної зміни хімії природного середовища. Викиди діоксиду сірки (SO 2) з газами промисловості, що відходять, завдають також великих економічних збитків, оскільки втрачається така цінна речовина як сірка. Світові розвідані запаси цієї сировини близькі до виснаження. У той самий час кількість техногенної сірки, що у атмосферу, 2000 року становило, за різними даними, від 275 до 400 млн т.