Министерство  образования и  науки Российской Федерации

  Федеральное агентство по образованию 

  ГОУВПО  «Алтайский государственный  технический университет им. И.И. Ползунова» 
 
 
 

РЕФЕРАТ

 
 
 
 
 
 
 

  По  дисциплине: ЭКОЛОГИЯ 
 

  На  тему:

    «Защита биосферы от загрязнений» 
 
 

  Работа  защищена

    «_______»____________2008 г.

 

  с оценкой __________________ 
 
 

    Выполнил студент группы   П(з)-М-01                                               Р.Г. Шатохина

    Проверил:   К.  С.Х.Н.                                                                  А.Ю. Калин

 
 
 
 

  Поспелиха 2010 года.

  СОДЕРЖАНИЕ

  Основные  виды загрязнений природной среды

  Защита  атмосферы

  Защита  гидросферы

  Охрана  литосферы

  Основные  виды загрязнений  природной среды

 

  Чтобы обеспечить свое существование, человечество должно иметь пищу, воду, кров, одежду и т.д. Все это с неизбежностью предполагает образование различного рода отходов, которые поступают в окружающую среду. Во избежание ненужного, а порой и непоправимого ущерба, наносимого природной среде, такое воздействие на среду должно тщательно планироваться. При этом следует сочетать удовлетворение потребностей человека за счет природы с активной защитой природной среды от последствий человеческой деятельности. Как правило, эти цели не исключают друг друга, хотя в некоторых случаях приходится принимать компромиссные решения. Например, количество отходов, приходящихся на типичный американский город с населением 1 млн человек, является поразительным (рис. 4.1). Ежедневно в городскую канализацию поступает 80% количества воды, которое приходится на одного жителя (0,6 т); образуется 150 т сажи, зольной пыли и других загрязнителей воздуха и 2000 т твердых отходов.

  Теоретически  в условиях города возможно избежать загрязнения окружающей среды: получать чистую воду из сточных вод, а на иле сточных вод выращивать сельскохозяйственную продукцию. Даже СО₂ и Н₂О, выделяемые при дыхании, можно было бы превратить с помощью растений и водорослей в углеводы и кислород. Однако согласно законам термодинамики такое изолированное существование веществ не может продолжаться бесконечно долго.

  

 

  Любая деятельность человека оказывает воздействие  на суммарные ресурсы Земли. Казалось бы, в результате такой деятельности ресурсы Земли должны иссякнуть. Однако не следует забывать, что Земля постоянно получает приток новой энергии, источником которой является Солнце.

  Таким образом, деятельность человека причиняет  ущерб окружающей среде независимо от его добрых намерений и задача состоит в том, чтобы сделать  последствия этой деятельности наименее пагубными.

  Загрязнения окружающей среды (ОС) можно классифицировать (рис. 4.2) на физические (шум, вибрации, различные  виды излучений) и химические (различные  вещества: в воздухе – это токсичные  газы и пары, в воде и почве  – ионы тяжелых металлов).

  Защита  атмосферы

 

  Характеристика  атмосферы и виды загрязнений. Огромное число вредных веществ находится  в воздухе, которым мы дышим.

  

 

  Это и твердые частицы, например частицы  сажи, асбеста, свинца, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и серной кислоты, и газы, такие, как оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы. Все эти загрязнения, находящиеся в воздухе, оказывают биологическое воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, осложняется и может принять опасный характер течение сердечно-сосудистых заболеваний. Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, диоксида серы и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и металлы. Кроме того, может измениться облик местности, поскольку растения также чувствительны к загрязнению воздуха.

  Смог (от англ. smoke – дым и fog – туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.

  Таблица 4.1 и рис. 4.3 позволят вспомнить нормальный состав и строение атмосферы Земли.

  Земная  атмосфера подразделяется на слои в  соответствии с их температурой. На рис. 4.3 высота слоев указана приблизительно, поскольку она меняется в зависимости от точки отсчета. 

  

 

  

 

  К основным загрязнителям атмосферы, которых, по данным ЮНЕП*, ежегодно выделяется до 25 млрд т, относят:

• диоксид серы и частицы пыли – 200 млн т/год;
• оксиды азота (N_xO_y)   – 60 млн т/год;
• оксиды углерода (СО и СО₂)   – 8000 млн т/год;
• углеводороды (С_xН_у)    – 80 млн т/год.

  * ЮНЕП – Программа ООН по окружающей среде.

 

  Оксид серы IV SO₂. При растворении в воде образует кислотные дожди: Н₂О + SO₂ = H₂SO₃. Выделяется в атмосферу в основном в результате работы теплоэлектростанций (ТЭС) при сжигании бурого угля и мазута, а так же серосодержащих руд - PbS, ZnS, Cus, NiS, MnS и т.д.

  При сжигании угля или нефти содержащаяся в них сера окисляется, при этом образуются два соединения - диоксид серы и триоксид серы. В процессе первоначального горения топлива до триоксида серы окисляется менее 3% серы. Кислотные дожди губят растения, закисляют почву, увеличивают кислотность озер. В Норвегии, например, в 80-е годы из-за кислотных дождей погибло много рыбы, в этом была и большая доля вины российских предприятий (в основном, комбината «Североникель», расположенного на Кольском полуострове). Большую озабоченность вызывает в России огромный трансграничный перенос серы с Запада, составляющий примерно 2 млн. т. оксидов серы – 10 млн. т. сульфатов в год, так как воздушные массы с Запада в нашу страну в связи с розой ветров в 7 – 10 раз превышают наши воздушные массы в Европу. Это в основном страны Восточной Европы и Украина, энергетика которых базируется на бурых углях.

  Россия  входит в конвенцию по SO₂ и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы – триоксид серы – серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

  Подсчитано, что в 80-е годы человечеству было необходимо получать около 25 млн. т. серной кислоты в год (например, для получения синтетических моющих средств и других продуктов), а выброс оксидов серы в то же время составил 15,6 млн. т. в год, больше чем необходимо для производства указанного выше количества серной кислоты.

  Даже  при среднем содержании оксидов  серы в воздухе порядка 100 мкг. на кубометр, что нередко имеет место  в городах, растения приобретают  желтоватый оттенок. Отмечено, что заболевания  дыхательных путей, например, бронхиты, учащаются при повышении уровня оксидов серы в воздухе.

  Разработано большое число методов для  улавливания двуокиси серы из отходящих  дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих  спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой – разбавленную серную кислоту. Последнюю невыгодно перевозить на большие расстояния, но высокочистая сера, которая находит применение при производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений в развитых странах привлекает и потребителей из-за рубежа.

  В России пока удалось решить эту проблему на большей части европейской  территории. В азиатской части, где  трудно решить вопросы с транспортировкой серной кислоты, например, огромные массы SO₂ комбината «Норильский никель», которые выбрасывают высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады через Северный полюс. Эта проблема в разных регионах России требует срочного решения. В Москве, например, на единственном нефтеперерабатывающем заводе в Капотне с 1997 г. запрещено использовать серосодержащие нефтепродукты.

  Оксиды  азота (NxOy). В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты – еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

  Загрязняют  атмосферу:

• N₂O – оксид азота I (веселящий газ), обладает наркотическими свойствами, используется при хирургических операциях;
• NO – оксид азота II, действует на нервную систему человека, вызывает паралич и судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание;
• NO₂, N₂O₄ – оксиды азота V (N₂О₄= 2NО₂), при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту 4NO₂ + 2Н₂О + О₂ = 4HNО₃. Вызывают поражение дыхательных путей и отек легких.

  Оксиды  азота принимают участие в образовании фотохимического смога. К фотохимическим процессам относятся процессы образования пероксиацетилнитратов (ПАН). При концентрациях ПАН 0,1–0,5 мг/м³ они могут вызывать раздражение слизистой оболочки глаз и гибель растений, что характерно для южных солнечных городов.

  Уровни  фотохимического загрязнения воздуха  тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой  интенсивности движения утром и  вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота  и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакции друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение воздуха.

  Наблюдается большое количество заболеваний  верхних дыхательных путей у  населения, подвергавшегося воздействию  высоких уровней оксидов азота, по сравнению с группой людей, которые находились в условиях меньшей концентрации N_хO_y, a концентрации других загрязнителей были такими же.

  Люди  с хроническими заболеваниями дыхательных  путей (эмфизема легких, астма), а также  страдающие сердечно-сосудистыми заболеваниями, более чувствительны к прямым воздействиям оксидов азота.

  Оксид углерода II (СО). Концентрация оксида углерода II в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его.

  Самый крупный источник оксида углерода в  городах – автотранспорт. В большинстве  городов свыше 90% СО попадает в воздух вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе по реакции: 2С+О₃ = 2СО. Полное сгорание дает в качестве конечного продукта диоксид углерода: С + О₂ = СО₂.

  Другой  источник оксида углерода – табачный дым, с которым сталкиваются не только курильщики, но и их ближайшее окружение. Доказано, что курильщик поглощает  вдвое больше оксида углерода по сравнению  с некурящим.

  Оксид углерода вдыхается вместе с воздухом или табачным дымом и поступает  в кровь, где конкурирует с  кислородом за молекулы гемоглобина. Оксид  углерода соединяется с молекулами гемоглобина прочнее, чем кислород. Чем больше оксида углерода содержится в воздухе, тем больше гемоглобина связывается с ним и тем меньше кислорода достигает клеток. По этой причине оксид углерода при повышенных концентрациях представляет собой смертельно опасный яд.