Загрязнение воздуха

1

Источники загрязнения атмосферы в разных странах (доля их участия, %)

В наше время во всем мире атмосферный воздух загрязняется вредными веществами. К сожалению, человек сам создает себе то, что его убивает. Например, автомобиль, его выхлопные газы содержат свинец и другие, вредные для здоровья человека вещества. В больших количествах эти вещества осаждаются на землю возле автострад и шоссе. Нельзя собирать грибы, полезные травы, ягоды менее 100 м от дороги, т.к. все растения впитывают в себя ядовитые вещества.

Интенсивное загрязнение воздуха началось в 19 веке в связи с бурным развитием промышленности, которая стала использовать каменный уголь как основной вид топлива, и быстрым ростом городов. О роли угля в загрязнении атмосферы в Европе было известно давно. Однако в 19 веке он был самым дешевым и доступным видом топлива в Западной Европе, в том числе и Великобритании. Даже в начале текущего столетия, пишет английский ученый Т.С. Уилсон,- находились промышленники, которые уверяли, что дым безвреден для здоровья, что шотландский уголь немыслимо сжигать без дыма и что истинные беды происходят от дыма, который дают домашние печи и камины".

Но уголь (удельный вес которого, кстати, в топливном балансе некоторых стран вновь увеличивается) не единственный источник загрязнения атмосферы. Сейчас в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество вредных веществ, и, несмотря на значительные усилия, принимаемые в мире с целью уменьшить степень загрязнения атмосферы, находится в развитых капиталистических странах. При этом исследователи отмечают, что если над сельской местностью вредных примесей в атмосфере ныне в 10 раз больше, чем над океаном, то над городом их больше в 150 раз.

Только экономический ущерб от загрязнения атмосферы США составлял к началу 70-х годов 16 млрд. долларов - почти 80 долларов на каждого жителя (в первой половине 60-х годов он оценивался в 11 млрд. долларов). Потери Англии по этой же причине равнялись 275 млрд. фунтов стерлингов. Но никакими долларами, фунтами или марками не возместить вред, наносимый здоровью людей.

Крупные капиталистические государства несут львиную долю ответственности и за уничтожение запасов атмосферного кислорода. По некоторым данным, за последние 100 лет уничтожено 240 млрд. т. "газа жизни", а взамен в атмосферу было выброшено 360 млрд. т. ядовитой двуокиси углерода.

Дело дошло до того, что ныне промышленность США потребляет в два раза больше кислорода, чем вырабатывают его основные "поставщики" - зеленые растения страны!

Проблема озонового слоя. Подсчитано, что концентрация озона на высотах ниже 30 км с 1965 года постоянно снижается. А именно на этом расстоянии от земной поверхности задерживается огромная часть смертоносных ультрафиолетовых лучей.

Показательной в этом отношении является проблема "кислотных" дождей, приобретающих все более серьезный характер. Около 26 тыс. т. оксидов серы и азота ежегодно выбрасывается в атмосферу предприятиями и теплоэлектростанциями США, соединяются с водяными парами и уносятся на территорию Канады. Там они выпадают вместе с атмосферными осадками в виде ядовитых "кислых" дождей. Подсчитано, что из воздушных потоков, приносимых из США на землю канадских провинций, выпадает, по меньшей мере, 4 млн. т. ядовитых веществ.

На суше общие потери углеводородов слагаются из выбросов в атмосферу в результате несовершенной технологии продуктов сгорания в факелах, газов, обжига, утечек в грунт, потерь со сточными водами. На типовом заводе, перерабатывающем 12 млн. т. нефти в год, абсолютные потери составляют 180 тыс. т. Если эту цифру принять за 100%, то она складывается из следующих видов потерь - 40% приходится на резервуары, в которых нефть и продукты ее переработки должны надежно храниться. Часть потерь при хранении объясняется "дыханием" емкостей. При повышении давления избыток выходит наружу, а при понижении приходится выпускать наружный воздух. Это происходит при изменении температуры, например, при смене дня и ночи, при резком изменении барометрического атмосферного давления и т.п. Так как такой процесс повторяется ежегодно, то приводит к большим потерям топлива. За одно "дыхание" из емкости 5000 м³ уходит в атмосферу около 35 кг бензина, а за год это составляет 12,8 т.

Установлено, что при заполнении резервуара на 80% годовые потери составляют 8%, а при его использовании лишь на 20% возрастают до 14%. Около 1/5 всех потерь уносится при испарении с поверхности жидкостей, загрязненных нефтепродуктами.

Ощутимый вклад (до 4% потерь) вносят операции "налива-слива". В этих случаях происходит и испарение и утечка. В летнее время при закачке теряется 0,56 кг. на каждый километр продукта, а при скачке - 0,1 кг. Можно представить, сколько на планете различного рода топливных емкостей, резервуаров, цистерн, бензоколонок и баков; Земля давно была бы окутана густым паром летучих углеводородов, если бы они не испарялись в верхние слои атмосферы. Когда условий для их испарения нет (в результате неблагоприятных климатических условий), наступает смог, однако улетают они не все. По данным ученых Беларуси, 100% потерь распределяются так: 85% попадает в атмосферу, а 15% загрязняют почву и водоемы. Химики здесь видят один рациональный путь - сделать атмосферу источником сырья и использовать находящиеся в ней вредные газы как компоненты химического синтеза полезных продуктов, список возможных органических производных уже сейчас достаточно велик и включает в себя полимеры, искусственное топливо, метиловый спирт, альдегиды, органические кислоты и другие, ценные для народного хозяйства соединения.

За первыми признаками нарушения равновесия в природе встает грозное предупреждение: природа не в силах больше безболезненно выдерживать, ее способность к самоочищению исчерпана! Переступив черту, мы вызовем более опасные последствия, которые необходимо предвидеть и своевременно запланировать борьбу с ними. При расширении производства одновременно с увеличением потерь теплоты возрастает количество углекислого газа в атмосфере. В 20 веке его количество в атмосфере увеличилось почти на 9%, что составляет 2*10¹¹ ст. т. В сумме теплота и углекислый газ изменяют теплоотдачу земной поверхности и создают нежелательный "парниковый эффект". Суть его состоит в следующем: в парниках пленка или стекло пропускает солнечный свет, но задерживает теплоту, идущую от нагретой почвы, и тем самым повышает температуру в теплицах. Там этот эффект желателен и заранее запланирован, а в масштабах Земли он приводит к нарушению баланса.

Подъем температуры у поверхности Земли вызывает таяние ледников, льдов полярных морей и океанов. Это вызовет подъем воды на десятки метров с затоплением миллионов квадратных километров суши новым "всемирным потопом". Климат изменится от экватора до полюсов, а это не может не отразиться на нашем с вами "житье-бытье".

Сжигание горючего создает еще одну грозящую человеку опасность - кислородное голодание. Дело в том, что свободный кислород на нашей планете был не всегда, а "приобретен" в процессе существования Земли как побочный продукт жизнедеятельности первичных организмов. Первичные формы жизни были анаэробными, т.е. обходились без кислорода. Он накапливался как продукт их деятельности в результате освобождения из оксидов и других соединений, в которых находился в связанной форме.

По абсолютному выбросу газов автомобиль стоит на первом месте; он источник почти половины загрязнителей воздуха. Главный вред причиняет угарный газ. Выделяемый в основном автомобилями, он почти равен всем другим главным загрязнителям воздуха вместе взятым. При определении негативного влияния автомобилей на качество воздуха, следует учитывать и выброс азота и фотохимических окислителей.

Среди источников загрязнения, отрицательно влияющих на здоровье человека, автомобиль играет значительную, но не главную роль. Окись углерода становится опасной при высокой концентрации, но измерения концентрации на больших площадях и в любое время суток показывают, что ее влияние на организм человека, вероятно, не столь велико по сравнению с другими более редкими загрязнителями.

Судя по тому, что известно об их распределении и вредном эффекте, окиси серы и разнообразные мелкие частицы (это могут быть смеси сажи, пепла, пыли, капелек серной кислоты, асбестовых волокон и т.д.), по-видимому, вызывают даже больше болезней, чем выхлопные газы автомобилей. Эти загрязнения поступают первоначально от объектов, именуемых "постоянными источниками" - электростанций, заводов и жилых домов. Окиси серы и тонкие частицы пыли обычно концентрируются в местах наиболее интенсивного сжигания угля и главным образом опасны зимой, когда для обогрева приходится сжигать больше топлива. Фотохимический смог, наоборот, бывает более плотным в летнее время.

Помимо основных загрязнителей, в тех или иных местах в воздухе циркулируют различные вредные вещества, самый распространенный из токсичных тяжелых материалов - свинец - обычная составная часть бензина. Переносимые по воздуху никель, ртуть относительно редки, но в некоторых работах они представляют собой прямую угрозу. Канцерогенные волокна асбеста обнаружены в городском воздухе повсеместно. И, наконец, часть радиоактивных осадков - последствие испытаний ядерного оружия - выпадает на Землю вместе с дождем.

Долгое время загрязнения воздуха связывали с Экономическим благосостоянием и ростом городов; сегодня эти связи не находят полного оправдания. Но наиболее интенсивное загрязнение воздуха, как и прежде, отмечается в крупных районах, где циркуляция воздуха задерживается.

В атмосферу ежегодно выбрасываются сотни миллионов тонн различных веществ: твердых - 130 млн. тонн, двуокиси серы - 180-200; окиси углерода - 350-400; окисей азота - 60-65; углеводородов - 80-90 млн. тонн. Выходит, что вся наша атмосфера представляет собой аэрозоль, так как содержит массу взвешенных частиц. Так, при образовании сульфатов из двуокиси серы в воздух за тот же срок уходят 150 млн. тонн частиц. Всего из-за деятельности человека в год в атмосферу вносится 350-400 млн. тонн пыли.

Существуют два главных источника загрязнения: естественный и антропогенный.

Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия. В 19 веке - нач. 20 века черные облака дыма окутали многие города Европы и Соединенных Штатов. Лидер промышленной революции, Великобритания, заняла первое место по загрязнению воздуха. В 1661 г. Джон Эвелин представил Карлу II доклад под названием "Заражение дымом, или распространение дыма в воздухе над Лондоном". На триста лет вперед Эвелин, помимо прочих зол, предвидел сокращение средней продолжительности жизни за счет загрязнения воздуха дымом. Он предложил окружить Лондон поясом зеленых насаждений и вынести за черту города все промышленные предприятия, работающие на угле. Но, как и многие другие предвидения, предложения Эвелина не были приняты во внимание, и только гораздо позднее безотлагательная необходимость и тяжелые события открыли глаза на горькую правду.

В 1943 г. жители Лос-Анджелеса стали жаловаться на периодическое появление в воздухе раздражающей светло-голубой дымки; вызванные из восточных городов эксперты по загрязнению воздуха установили, что это вызвано присутствием сернистого газа. Промышленный выброс этого вещества был сокращен, в соответствии с принятым в штате законом по борьбе с загрязнением воздуха, но дымка над городом продолжала появляться, и даже гораздо чаще. Дальнейшие исследования показали, что углеводороды, содержащиеся в парах бензина, взаимодействуя с другими загрязнителями, под действием солнечных лучей образуют новые соединения, похожие на те, которые наблюдаются в воздухе над Лос-Анджелесом. Надеясь на простое решение этого вопроса, администрация города решила ликвидировать утечку газов из бензохранилищ многочисленных нефтяных заводов Лос-Анджелеса. А дымка над городом все не исчезала. Тогда жители Лос-Анджелеса, так же как и люди других мест, вынуждены были признать, что человечество изобрело новый массовый загрязнитель - автомобиль.

Автомобили в Лос-Анджелесе занимают половину пространства и внутригородских автодорог, равных по длине всей дорожной сети Франции, 10 млн. жителей вдыхают 1800 т. углеводородов, 500 т. окиси азота и 1100 т. окиси углерода, ежедневно извергаемых тремя миллионами автомашин. На улицах этого города можно увидеть прекрасные пальмы. Недостаток у них только один - они искусственные. Приходится "высаживать" пластмассовые пальмы и цветы - живые цветы и деревья на улицах этого города не высаживают.

Имея перед глазами пример Лос-Анджелеса, исследователи загрязнения воздуха повсеместно занялись переоценкой местных проблем, и зачастую обнаруживали фотохимический смог в окружающем их воздухе. С увеличением числа автомашин знакомая дымка стала появляться и над городами - Токио, Анкарой, Мехико и Вашингтоном.

В Марселе воздух загрязнен еще сильнее, чем в Париже, в Лионе несколько меньше (95% дневных замеров сернистого ангидрида: около 350 микрограммов в Париже, 375 - в Марселе, 300 - в Лионе), в Бордо содержание окиси углерода в воздухе лишь на 20% ниже, чем в Париже. В Токио, самой населенной столице мира, где проживает 11500000 человек, только треть города имеет современную канализацию.

Токийский залив заполнен заводами и особенно предприятиями тяжелой индустрии. Поблизости от очень бойкого перекрестка Усигоме Янагико организмы местных жителей содержат в 8 раз больше свинца, чем положено здоровому человеку; они страдают от серьезных расстройств, порождаемых этими отравлениями. В июле 1970 г. появилось новое бедствие: фотохимический туман в результате воздействия ультрафиолетовых лучей на несгоревшие углеводороды; в течение нескольких дней он сделал больными более 10000 человек. Теперь уже и школьники из порта Йоккаити к юго-западу от Токио, носят защитные маски. В Осаке большой прибрежный природный парк окружен сегодня промышленными комбинатами, построениями у залива, обнесенного дамбой.

Минск - это один из самых "зеленых" городов мира. На каждого минчанина приходится более 18 кв.м. зеленых насаждений, а озелененной территории - скверов, парков и газонов - еще больше. Это в 2 раза превышает научно обоснованные гигиенические нормы. "Квiтней Беларусь!" - такие надписи на специально оборудованных местах можно увидеть во многих городах Беларуси. Лесопарковые пояса окружают Минск, Харьков, Ленинград, Киев, Челябинск и другие крупнейшие города стран бывшего СНГ. Однако увеличение зеленых насаждений - это лишь пассивная мера борьбы за чистоту воздуха.

Нужна активная борьба со смогом. Он состоит из двух частей: дыма и пыли. Уменьшить долю смога, создаваемую промышленностью, можно с помощью пылеуловителей, если оборудовать ими предприятия. Далеко не всегда это удается. Промышленника в первую очередь волнуют экономическая сторона вопроса, а не экологическая. Принесет ли это прибыль и сколько? Вырастет ли доходность предприятия? Сколько нужно заплатить и сколько можно получить? При таком подходе к проблеме видишь, что ее корни не только технического, но и социального характера.

Автомобиль почти ровесник века. Он был изобретен, чтобы облегчить жизнь людей, но постепенно превратился в источник опасности. Принимаются специальные меры для снижения этой опасности. Грузовой транспорт в городах движется только по отделенным для него магистралям, по кольцевым дорогам в объезд городов. В самом городе строятся подземные переходы и тоннели для машин. Над тротуарами возникли автомобильные эстакады. Все менее токсичным стараются сделать горючее для автомашин. К бензину добавляют различные добавки, снижающие токсичность выхлопных газов, делаются смеси из воды, спирта и бензина. Водяные пары способствуют более полному сгоранию топлива. Присутствие спиртов в горючем снижает содержание угарного газа в выхлопах. На улицах городов появились в большом количестве автомобили, работающие на природном газе. Их двигатель дает меньше вредных выбросов. К тому же газ примерно в 2 раза дешевле бензина.

Полностью решить проблему загрязнения воздуха можно только при перестройке технологий действующих и вновь строящихся предприятий, путем организации безотходного производства. Постепенно появляется все большее количество заводов, работающих по замкнутому циклу. Например, в Санкт-Петербурге внедрена система очистки промышленных выбросов с одновременным использованием улавливаемых газов для получения серной кислоты. Таким путем полностью ликвидировали выбросы в атмосферу на ряде заводов Урала, Украины и много других регионов России.

Создание безотходного производства во всех отраслях промышленности требует решения ряда сложных инженерно- технологических задач, огромных капиталовложений.

За последние сто лет засорение окружающей среды усилилось разными выбросами. В атмосферу Земли попало, по подсчетам ученых, более миллиона тонн кремния, полтора миллиона мышьяка, около миллиона тонн кобальта. Только в США за год выбрасывается в воздух более 200000000 т. различных загрязнений. Причем большинство выбрасываемых и вредных веществ - ценное промышленное сырье. Только из оксида серы (IV), выделившегося вместе с дымами тепловых электростанций, можно было бы получать более половины производимой сейчас серной кислоты. Огорчительнее же всего то, что запасы выбрасываемых элементов не бесконечны и просеивание их по всей поверхности планеты - экономический ущерб не только для ныне живущих, но и будущих поколений; ведь рассеянные элементы навсегда потеряны для промышленности, так как выбыли из естественного кругооборота элементов.

Надо иметь в виду то, что где бы на земле ни происходили выбросы пыли, сажи, газов, поднимаясь в атмосферу и тропосферу, они распространяются затем по всей оболочке земного шара. Их влияние двояко и имеет глобальные последствия.

Во-первых, солнечному свету труднее всего пробиться сквозь загрязненную атмосферу. Кроме того, пыль в воздухе и избыток газов задерживают ультрафиолетовые лучи. В конечном счете, это влияет на тепловой баланс Земли. Во-вторых, если пыль в атмосфере задерживает ультрафиолетовые лучи, то вода и особенно углекислый газ препятствуют уходу в космическое пространство теплового излучения. Оно накапливается у поверхности Земли. В итоге наша планета недополучает солнечного света и не может избавиться от избытка теплоты, природное тепловое равновесие оказывается под угрозой.

Ученые подсчитали: если удалить из атмосферы весь углекислый газ, то, благодаря поступающему от Солнца ультрафиолету, температура повысится на 21 градус, если же содержание СО₂ удвоить, то из-за «парникового эффекта» температура повысится на 4 градуса. И то и другое приведет неизбежно к катастрофе. При существующих темпах выбросов СО₂ это может произойти к концу двадцатых годов 21 века. Причем повышение на планете температуры будет не равномерным. В областях, близких к экватору, она, скорее всего, даже понизится, а в районе полюсов в результате «парникового эффекта» повышение температуры достигнет 10-15 градусов. В результате начнется бурное таяние льдов. Подсчитано, что если растопить весь лед, содержащийся в ледниках, то уровень мирового океана поднимется на 64 м и многие территории суши окажутся под водой.

В настоящее время наиболее распространенный способ борьбы с загрязнениями воздуха заключается в удалении загрязняющих веществ как можно дальше от места выброса. Это осуществляется строительством высоких труб на заводах и тепловых станциях. Трубы выбрасывают сажу, золу и газы в струйные потоки воздуха, которые выносят грязь на большие расстояния от мест выброса и рассеивают ее в больших объемах воздуха. Но с ростом выбросов в связи с концентрацией промышленности на относительно небольших территориях этот способ удаления отходов стал неприемлем. Поэтому в широких масштабах проводится строительство разного рода очистных сооружений, уменьшающих выбросы в атмосферу. В охране воздуха городов и населенных пунктов важная роль принадлежит зеленым насаждениям и зеленым зонам, расположенным вокруг от пыли, улучшают его газовый состав.

Однако все выше названные способы не могут полностью решить проблему охраны атмосферы. Фильтры, газо- и пылеуловители приводят к скоплению огромных масс вредных веществ, которые куда-то надо складировать. При этом происходит загрязнение почвы, поверхностных и грунтовых вод. Часть загрязняющих веществ не улавливается на фильтрах и попадает в воздух.

Воздушные массы не знают государственных границ. Проблемы охраны воздуха затрагивают интересы всех стран.

Литература

«Атмосфера должна быть чистой». Детри, 1973 г.

«Окружающая среда и здоровье человека». Экхольм

«Социализация природы». Ф. Сен-Марк

«Человек и природа». В. Мурманцев, Н. Юшкина

«Человек - преобразователь природы». М.П.Толстой

«Энергия будущего». А. Проценко

http//:www.ecologia.ua