Загрязнение атмосферы

 

ВВЕДЕНИЕ 

      Стремительный  рост  численности  человечества  и   его   научно-технической  вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Если  в  недавнем  прошлом вся   человеческая   деятельность   проявлялась   отрицательно    лишь    на ограниченных, хоть и многочисленных территориях,  а  сила  воздействия  была несравненно  меньше  мощного  круговорота  веществ  в  природе,  то   теперь масштабы естественных  и  антропогенных  процессов  стали  сопоставимыми,  а соотношение  между  ними  продолжает  изменяться  с  ускорением  в   сторону возрастания мощности антропогенного влияния  на биосферу.

    Повсеместное  загрязнение окружающей  среды   разнообразными  веществами, подчас совершенно чуждыми для  нормального  существования  организма  людей, представляет серьезную опасность для нашего здоровья и благополучия  будущих поколений. Поэтому   экологические  проблемы  нуждаются  в  незамедлительном решении. Необходимо ограничить пагубное влияние  хозяйственной  деятельности на окружающую среду, свести к минимуму выбросы вредных веществ в атмосферу. 
 
 

                                       ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ 

      Под    загрязнением   атмосферного    воздуха    подразумевают    увеличение

концентраций  физических,  химических,   биологических   компонентов   сверх

уровня, который  выводит природные системы из состояния равновесия.  Наиболее высокие  концентрации  вредных  веществ  в  атмосферном   воздухе,   которые превышают предельно допустимые концентрации в  2-5  раз  и  именно  на  этих территориях аккумулируется их основная  масса   на  почве  и поверхности водоемов.

       Разные  негативные  перемены  атмосферы  Земли  связаны  главным  образом  с изменениями концентраций  второстепенных компонентов  атмосферного  воздуха.

     Существует  два  главных  источника  загрязнения  атмосферы:   природное   и антропогенное.

     Природные источники – это вулканы, пылевые  бури,  лесные  пожары,  процессы разложения растений и животных. Наиболее  значительными  из  выше  указанных загрязнителей являются лесные пожары, особенно в  наше  время,  когда  из-за высокой температуры они приобретают угрожающие масштабы, особенно летом.

     К  основным  антропогенным  источникам   загрязнения   относят   предприятия топливно-энергетического  комплекса,  транспорт,  разные машиностроительные предприятия, предприятия  тяжелой промышленности.

Наиболее значительные из них:

   1. Тепловые электростанции загрязняют атмосферу выбросами, которые содержат

сернистый ангидрид, двуокись серы, оксиды азота, сажу, пыль и золу,  которые

содержат соли тяжелых металлов.

   2.  Комбинаты черной  металлургии,  которые включают  в   себя   доменное,

сталеплавильное,   прокатное    производство,    агломерационные    фабрики,

коксохимические заводы и др.

   3. цветная металлургия, которая загрязняет атмосферу соединениями цветных  и тяжелых  металлов,  парами  ртути,  сернистым  ангидридом,  окисями   азота,

углевода и  др.

   4. Машиностроение и металлообработка.  Выбросы этих  предприятий содержат аэрозоли соединений цветных и тяжелых металлов, в  том  числе  паров  ртути. Нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность  является  источником таких загрязнителей атмосферы как сероводород, сернистый ангидрид,  окись углерода, аммиак, углеводород и бензаперен.

   5.  Предприятия   органической   химии. Выбросы   большого   количества

органических  веществ  которые  имеют  сложный  химический  состав,  соляной кислоты, соединений тяжелых металлов, содержат сажу и пыль.

   6.  Предприятия неорганической  химии.  Выбросы в   атмосферу   от   этих

предприятий содержат окиси серы и азота,  соединения  фосфора,   свободный

хлор, сероводород.

   7.Автотранспорт.  Географические    закономерности     распространения

загрязнителей, которые от него поступают очень сложные  и  определяются   не

только конфигурацией  сети автомагистралей  и  интенсивностью  автотранспорта ,но и большим количеством перекрестков  ,где транспорт стоит определенное время с  включенными  двигателями  . Количество  транспорта во  всем  мире составляет 630 млн единиц .

     Загрязнение  окружающей   среды   автотранспортом   –   одно   из   наиболее

небезопасных  для здоровья человека, потому что  выхлопные  газы  поступают  в атмосферу, где затруднено  их  рассеивание.  В  составе  отработанных  газов

автомобилей находится большое количество оксида азота, неспаленые  углероды, альдегиды и сажа, а также монооксид углерода.

     В связи с огромным количеством автотранспорта он оказывает огромное  влияние на состояние атмосферы и здоровье  людей.  Считается, что из-за  выхлопных газов  ежегодно  умирают  тысячи  людей,  а  ущерб,  который   они   наносят окружающей среде оценивают в миллиарды  долларов.  Выбросы  выхлопных  газов влияют на развитие многих болезней.

    Промышленные  выбросы  оказывают  негативное  влияние  на  здоровье   людей, разрушают  материалы  и  оборудование,  снижают  продуктивность  лесного   и сельского хозяйства. В наше время ученые активно работают над созданием технологий по  утилизации выбросов, экологически чистого производства, топлива. Созданы технологии  по утилизации  выбросов.   Для   очищения   выбросов   необходимо   сооружать очистительные  сооружения.  Если  бы  все  химические  предприятия  собирали выбросы производства, они  бы  получили  десятки  тысяч  тонн  таких  ценных веществ, как азотная и серная кислота, сернистый ангидрид, фтор и др. К сожалению созданные эффективные технологии производства не применяются  на большинстве предприятий из-за их дороговизны, а иногда, из-за  пренебрежения экологической проблемой.

    Выбросы  в  атмосферу  загрязняющих  веществ  характеризуются   по   четырем признакам: по агрегатному состоянию, химическому составу, размеру  частиц  и массовому   расходу    выброшенного    вещества.    Загрязняющие    вещества выбрасываются в атмосферу в виде пыли, дыма,  тумана,  пара  и  газообразных веществ. Наиболее распространенными загрязняющими  веществами,  поступающими в атмосферный воздух от техногенных  источников  являются:  оксид  углерода, диоксид серы,  оксиды  азота,   углеводороды, пыль,  оксид углерода -  самая распространенная и наиболее значительная  примесь  атмосферы,  называемая  в быту угарным газом. Содержание СО в естественных условиях  от  0,01  до  0,2 мг.м3,но в крупных городах содержание его колеблется в пределах1-210 мгм3. наиболее высокая концентрация наблюдается на улицах  и  площадях  городов  с

интенсивным движением, особенно у перекрестков. Его удельный вес  составляет более 50% от общего объема выбросов.

Диоксид серы - бесцветный  газ  с  острым  запахом.  До  70%   его выбросов

образуются в  результате сжигания выбросов, мазута - около 15%.

Выбросы, содержащие  примеси в виде частиц дыма, тумана или пара  называются аэрозолями. Общее  число  разновидностей  загрязняющих  атмосферу  аэрозолей исчисляется сотнями. Аэрозоли  оказывают губительное влияние на  озоновый слой атмосферы. 
 
 

АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  АТМОСФЕРЫ 

  Аэрозоли - это  твердые или жидкие частицы,  находящиеся  во взвешенном состоянии в воздухе.  Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов,  а у людей вызывают специфические  заболевания.  В  атмосфере  аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная  часть  аэрозолей образуется в атмосфере при

взаимодействии твердых  и жидких частиц между собой или с  водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет  11-51мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около  11 куб.км.  0пылевидныхчастиц искусственного  происхождения.  Большое  количество пылевых частиц образуется также в ходе  производственной деятельности людей.  Сведения о некоторых источниках тех-

ногенной пыли приведены  ниже: 
 

         ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС  ВЫБРОС  ПЫЛИ, МЛН.Т./ГОД 

     11. Сжигание  каменного угля                      93,60

     12. Выплавка  чугуна                                    20,21

     13. Выплавка  меди (без очистки)                6,23

     14. Выплавка  цинка                                      0,18

     15. Выплавка  олова (без очистки)                 0,004

     16. Выплавка  свинца                                     0,13

     17. Производство  цемента                            53,37 

   Основными источниками  искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС,  которые потребляют  уголь  высокойзольности, обогатительные фабрики,  металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.  Аэрозольные  частицы  от этих источников  отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще  всего  в  их составе обнаруживаются соединения

кремния, кальция и  углерода,  реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,  мышьяка,  бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно

 органической пыли,  включающей алифатические и   ароматические углеводороды, соли кислот.  Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов,  в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются  про-мышленные отвалы  -  искусственные  насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных  пород,  образуемых  при добыче полезных  ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности,  ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы.  Так, в результате одного среднего по массе взрыва ( 1250-300 тонн  взрывчатых  веществ) в атмосферу выбрасывается около  12 тыс.куб.м.  условного

оксида углерода и  более  1150 т. 0пыли.  Производство  цемента  и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.  Основные технологические  процессы этих производств  -  измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ

в атмосферу.  К  атмосферным загрязнителям относятся  углеводороды - насыщенные и ненасыщенные,  включающие от  11 до 13  атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации,  взаимодействуя  с  другими  атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией.  В  результате этих реакций образуются перекисные соединения,  свободные радикалы,  соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц.  При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

   Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что  препятствует  воздушных  масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии,  содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана. 

                      

ОСНОВНЫЕ  ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 

     Начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы -  атмосферы.  Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако  последствия  употребления  огня,  которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с  тем,  что  дым  мешал дыханию и что сажа ложилась

черным покровом на потолке и стенах жилища.  Получаемое тепло было для  человека важнее,  чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры.  Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы,  ибо  люди  обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение  людей на сравнительно небольшой

территории, как  это было в классической древности,  не сопровождалось еще  серьезными  последствиями.

    Так было вплоть до начала  девятнадцатого  века.  Лишь  за последние сто  лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами,  последствия которых вначале человек  еще не мог себе представить.  Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя.  Все  это  результат великих изобретений и завоеваний человека. В основном существуют три основных  источника  загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно