Естественное и искусственное загрязнение атмосферы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Естественное и искусственное загрязнение атмосферы

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественными и искусственными. Естественные источники загрязнения атмосферы - извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ. К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.

Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такие грозные явления природы, как извержения вулканов и пыльные бури. Как правило, они вмещают катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается большое число газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. В частности, вследствие извержения вулкана Кракатау в 1883 г. в атмосферу было выброшено около 150 млрд. т пыли и пепла. Мелкие пылевые частицы держались в верхних слоях атмосферы в течение нескольких лет. «Над Кракатау поднялась черная туча высотой около 27 км. Взрывы продолжались всю ночь и были слышны на расстоянии 160 км от вулкана. Газы, пары, обломки, песок и пыль поднялись на высоту 70 - 80 км и рассеялись на площади свыше 827000 км» (Влодавец, 1973).

При извержениях вулкана Катмай на Аляске в 1912 г. было выброшено в воздух около 20 млрд. т. пыли, которая долго держалась в атмосфере. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. сопровождалось выбросами в атмосферный воздух диоксида серы. Его число составило более 20 млн. т. При извержении вулканов происходит тепловое загрязнение атмосферы, в частности как в воздух выбрасываются резко нагретые вещества. Температура их, в том количестве паров и газов, такова, что они сжигают все на собственном пути.

Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные пожары. Чаще в итоге они выходят в засушливые годы. В России самый опасны лесные пожары в Сибири, на Дальнем Востоке, на Урале, в Республике Коми. В среднем за год площадь, пройденная пожарами, составляет около 700 тыс. га. В засушливые годы, скажем, в 1915 г. она достигла 1 - 1,5 млн. га. Дым от лесных пожаров распространяется на большие площади - около 6 млн. км. Памятным для жителей Подмосковья остается лето 1972 г., когда воздух в течение в результате лета был сизым от дыма пожаров, видимость на путях не превышала 20 - 30 м. Горели лес и торфяники. Прямой ущерб от лесных пожаров в среднем составляет 200 - 250 млн. долл.

В среднем за год сгорает и повреждается на корню до 20-25 млн. м3 древесины.

Пылевые бури появляются в связи с переносом мощным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Мощные ветры - смерчи и ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, хотя они не держатся долго в воздухе. При мощных бурях в атмосферный воздух поднимается до 50 млн. т пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи; провоцируют их интенсивная распашка, выпас скота, сведение лесов и кустарников. Наиболее часто пылевые бури встречаются в степных, полупустынных и пустынных районах. В России катастрофические пыльные бури наблюдались в 1928-м, 1960-м, 1969-м, гг.

Катастрофические явления, связанные с извержением вулканов, лесными пожарами и пыльными бурями, приводят к приходу светозащитного экрана вокруг Земли, который чуть изменяет тепловой баланс планеты. В целом эти явления заключают заметный, однако локальный эффект в отношении загрязнения атмосферы. И совсем незначительный местный характер носит загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выветриванием и разложением органических веществ. Искусственные источники загрязнения наиболее опасны для атмосферы. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхождения подразделяются на твердые жидкие и газообразные, притом последние составляют около 90% от общей массы, выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.

Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий серьезные опасения вызывает загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах большинства европейских государств. Впрочем, длительное время эти загрязнения заключали локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно маленькие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было мало. Быстрый рост промышленности и транспорта в XX в. привел к тому, что такое объем выброшенных в воздух веществ не может больше рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы.

Загрязнение атмосферного воздуха в промышленных городах и городских агломерациях намного ранее, чем на прилегающих областях. К примеру, по этим американских ученых, концентрация всяческих веществ в городах следующим образом относится к средним (фоновым) показателям данных веществ в тропосфере (в частях на млн. частей): SOз - 0, 3/0, 0002-0, 0004; NO2 - 0, 05/0, 001-0, 003; Оз- во время смогов - до 0, 5/0, 01-0, 03; СО - 4/0, 1; NНз - 2/1-1,5; пыль (в мкг/м3) - 100/1 -30.

В 1970 г. в городах США было выброшено в воздух (в млн. т): пыли - 26,2; SOД - 34,1; NOД - 22,8; СО - 149; НС - 34,9. На 1 км' в Нью-Йорке ежемесячно выпадает 17 т сажи, в Токио - 34 т.

Особое звание среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность. Она поставляет диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), оксиды азота (NO, NO2), углеводороды (СxНy) галогены (F2, Сl2) и др. Для химической промышленности характерна высокая концентрация предприятий, что создает повышенное загрязнение окружающей среды. Вещества, выделяемые в атмосферу, могут вступать в химические реакции друг с свежем, образуя высокотоксичные соединения. Параллельно с туманом и определенными свежими природными явлениями в занятиях повышенной концентрации химических веществ выходит фотохимический смог. Многократно при данном концентрации озона во большое количество раз превосходят его нормальный степень в воздухе у поверхности Земли, что опасно для жизни растений, животных и человека.

С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В США на долю автотранспорта приходится 60% в общем, загрязнении атмосферы. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Поступление свинца и его соединений в воздух связано с тем, что к дизельному топливу и бензину для снижения детонации и поднятия КПД двигателей внутреннего сгорания добавляют тетраэтилсвинец [ТЭС - РЬ(С~Н~)4]. В итоге при сгорании 1 л такого бензина в воздух попадает 200 - 400 мг свинца. С начала 30-х гг., когда в топливо автотранспорта стали добавлять ТЭС, авиационные, автомобильные, судовые и тепловозные двигатели стали выбрасывать свинец во все возрастающем числе. На 70 - 80% он состоит из частиц меньше 1 мкм. Известно, что городской воздух имеет свинца в 20 раз больше, чем деревенский, и в 2000 раз больше, чем морской.

Поднятие концентрации ионов свинца в крови человека до 0,80 част/млн вызывает тяжелое свинцовое отравление: анемию, головную и мышечную боль, потерю сознания. Средняя степень свинца в крови американцев - 0,25, у служащих бензозаправочных станций - до 0,34 - 0,40. Самый высокая концентрация свинца (0,40 - 0,60 част/млн.) оказывается в крови детей, играющих на мостовой в городских кварталах, в частности как выхлопные газы тяжелее воздуха и скапливаются в его приземном слое, которым дышат дети (Бондарев, 1976). Высокая концентрация выхлопных газов вблизи транспортных магистралей отрицательно сказывается на растениях, вызывая пожелтение листьев и ранний листопад, а в окончательном следствии их гибель.

Серьезные последствия заключает загрязнение воздуха хлорфторметанами, либо фреонами. С широким употреблением фреонов в холодильных установках, в производстве аэрозольных баллонов связано их приход на огромных высотах, в стратосфере и мезосфере. Высказываются опасения в отношении потенциального взаимодействия озона с галогенами, которые выделяются из фреонов под манипуляцией ультрафиолетового излучения. По этим профессионалов, уменьшение слоя озонового экрана всего лишь на 7 - 12% 10-кратно увеличит (в умеренных широтах) интенсивность ультрафиолетового излучения с длиной волны 297 нм, а в связи с данным в несколько раз возрастает количество людей, заболевших раком кожи. Уменьшению слоя озонового экрана способствуют газы, выделяемые турбореактивными самолетами, полеты ракет, разные эксперименты, проводимые в атмосфере: вынос в стратосферу медных опилок, иголок, кристаллов NaC1 и др.

В атмосферу Земли ежегодно выбрасывается в среднем более 400 млн т основных поллютантов (загрязнителей): диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода и твердых частиц. «Вклад» промышленно развитых государств в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: по диоксиду серы - 12% (Россия), 21% (США); по оксидам азота - 6% (Россия), 20% (США); по оксиду углерода - 10% (Россия), 70% (США).

Промышленность России выбрасывает в атмосферу в среднем 19,5 млн т загрязняющих веществ за год. По уровню токсичности выбросов в атмосферу отрасли промышленности можно расположить следующим образом: цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, черная металлургия, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная.

На одного жителя России приходится около 342 кг выбросов в атмосферу в год. В 84 городах России загрязнение воздуха более чем в 10 раз превышает ПДК. Из 148 млн. россиян 109 млн. проживают в неблагоприятных экологических условиях с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха, в том объеме 60 млн. человек при стабильном превышении ПДК токсичных веществ в воздухе. В связи с этими данным возрастает количество людей, преимущественно детей, страдающих от респираторных заболеваний, от болезней органов кровообращения, аллергии, бронхиальной астмы и др.

Увеличение объема диоксида серы в воздухе губительно для лесных массивов; площадь поврежденных лесов с годами возрастает: 1000 га (1860), 150 тыс. га (1906), 50 млн. га (1994).

Наиболее опасный источник загрязнения атмосферы - это автомобильный транспорт. В 1900 г. в мире было 11 тыс. автомобилей, в 1950 г. - 48 млн, в 1970 г. - 181 млн, в 1982 г. - 330 млн, в настоящее время - около 500 млн автомобилей. Они сжигают сотни миллионов тонн невозобновимых запасов нефтепродуктов. В частности, всего лишь в Западной Европе автомобили (с двигателем внутреннего сгорания) потребляют около 45% всей расходуемой нефти. Подсчитано, что всего на всего автомобиль за год выбрасывает в атмосферу 600 - 800 кг оксида углерода, около 200 кг несгоревших углеводородов и около 40 кг оксидов азота. В отработанных газах автомобилей содержится около 280 вредных компонентов, а некоторые из них обладают канцерогенными свойствами. Автомобильный транспорт становится одним из главных источников загрязнения окружающей среды. В ряде зарубежных государств (Франция, США, Германия) автомобильный транспорт дает более 50 - 60% в конечном счете загрязнения атмосферы.

В России объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от транспорта составляет 16,5 млн. т в год (около 47% от общего объема выбросов), в том объеме от автотранспорта 13,5 млн т (около 82% от общего числа выбросов). В ряде регионов на долю транспорта приходится более половины выбросов: Приморский край - 55%, Тверская место - 63%; Пензенская место - 70%. В Ростовской места насчитывается 650 тыс. автомобилей, вдобавок лишь в 1995 г. их число увеличилось на 75 тыс. В атмосферу территории в 1995 г. автотранспортом было выброшено 543 тыс. т вредных веществ (61% от общего числа выбросов).

Структура выбросов автотранспорта в России: 84% - по СО, 33% - по оксидам азота, 73% - по углеводородам и т.д. Эта структура, можно сказать не отличается от структуры выбросов автотранспорта других государств. В частности, в 1995 г. во Франции выбросы автотранспорта в атмосферу составили: 90% - по СО, 75% - по оксидам азота, 1/3- по летучим органическим соединениям и твердым частицам.

Преимущественно велик «вклад» автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна крупных городов. Скажем, в Москве он составляет более 75% выбросов. В ряде городов доля выбросов автотранспорта на фоне снижения выбросов от промышленных предприятий временно выше: Батайск - 86%, Ростов-на-Дону - 88%, Азов - 39%. Определяющая доля выбросов приходится на грузовые автомобили и легковые индивидуального пользования.

Радиоактивное загрязнение атмосферы. Радиоактивные вещества относятся к особо опасным для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб, всякого рода производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; хранилища отходов атомных предприятий и установок; аварии либо утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо. Естественные источники радиоактивного загрязнения связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, гранодиориты, пегматиты).

Огромную опасность для людей, растений и животных представляют испытания ядерного оружия, аварии и утечки на предприятиях, где используется ядерное топливо.

Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно, в частности, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его воздействие сказывается не лишь на сейчас живущих поколениях, правда и на их потомках из-за возникновения многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы не опасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается количество людей, заболевших лейкозами.

В настоящее время радиоактивное загрязнение атмосферного воздуха над Россией определяется глобальным повышенным радиационным фоном, который был создан в следствии проводившихся выше ядерных испытаний, радиоактивным загрязнением после катастрофических аварий, случившихся в 1957 г. на военном производственном сообществе (ПО) «Маяк» и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. В итоге аварии на ПО «Маяк» произошла утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. В 1957 г. радиоактивный фон озера составлял 120 млн кюри, что в 24 раза больше, чем фон разрушенного реактора Чернобыльской АЭС. После аварии на ПО «Маяк» радиоактивными веществами была загрязнена площадь 23 тыс. км. Загрязнение атмосферы произошло в итоге переноса ветром радиоактивной пыли с берегов и со дна озера, обнажившегося после засухи.

Всевозможного рода утечки и неконтролируемые выбросы на предприятиях изменяют радиологическую обстановку и носят чаще всего локальный характер.

Содержание радионуклидов в атмосферном воздухе над областями России в 1992 - 1998 гг. немного менялось, составляло: р 18,9-20,4 10-~ Бк/м, цезий 0,05 - 0,11 Бк/м, стронций 1,29 - 2,5 10 Бк/мз и т.д.

К зонам радиоактивного загрязнения отнесено 14 областей Российской Федерации: Белгородская, Брянская, Воронежская, Калужская, Курская, Ленинградская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Рязанская, Тамбовская, Тульская, Ульяновская места, Республика Мордовия.

Наибольшее загрязнение атмосферы происходит при взрывах термоядерных устройств. Образующиеся при данном взрыве изотопы становятся источником радиоактивного распада в течение длительного времени. Наиболе опасны изотопы стронция-90 (период полураспада 25 лет) и цезия-137 (период полураспада 33 года).

Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным способом. В миграции радиоактивных элементов огромную роль играют цепи питания: из воды эти элементы поглощаются планктоном, который служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются хищными рыбами, рыбоядными птицами и зверями.

Радиоактивное излучение опасно для человека, вызывает у него лучевую болезнь с повреждением генетического аппарата клеток. Это ведет к появлению у людей злокачественных опухолей, наследственных заболеваний и уродств у потомства.

антропогенный источник загрязнение атмосфера

Размещено на Allbest.ru