бесплатно рефераты скачать
  RSS    

Меню

Быстрый поиск

бесплатно рефераты скачать

бесплатно рефераты скачатьАнтропогенные воздействия на атмосферу

Антропогенные воздействия на атмосферу

АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ

Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические про-блемы современности -- «парниковый эффект», нарушение озо-нового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.

Охрана атмосферного воздуха -- ключевая проблема оздо-ровления окружающей природной среды. Атмосферный воз-дух занимает особое положение среди других компонентов био-сферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды -- пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно хо-лодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадка-ми, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных сис-тем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под мас-сированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические по-следствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

§ 1. Загрязнение атмосферного воздуха

Под загрязнением атмосферного воздуха следует по-нимать любое изменение его состава и свойств, которое оказы-вает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природ-ным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, вы-ветривание горных цород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропо-генное загрязнение связано с выбросом различных загрязняю-щих веществ в процессе деятельности человека. По своим мас-штабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональ-ное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повы-шенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйствен-ная зона и др.) (рис. 13.1). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные про-странства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По -агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твер-дые (канцерогенные вещества,, свинец и его соединения, ор-ганическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещест-ва и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной дея-тельности человека -- диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в об-щем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных за-грязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых -- формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, ам-миак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно кон-центрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наи-более часто превышают допустимые уровни во многих горо-дах России.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (иоллютантов) атмосферы составил в 1990 г. -- 401 млн т, а в России в 1991 г. -- 26,2 млн т (табл. 13.1; The worM..., Национальный..., 1992). Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опас-ных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяже-лые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные за-воды и др.); углеводороды (С^^, среди них наиболее опасен бенз(а)пирен. обладающий канцерогенным действием (выхлоп-ные газы, топка коглов и др.), альдегиды и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России

Вещества, млнт

Диок-сид серы

Окси-ды азота

Оксид угле-рода

Твер-дые части-цы

Всего

Суммарный мировой выброс

99

68

177

57

401

Россия (только стационарные источники)

9,2

З1

7,6

6,4

26,2

%

9,2

4,4

4,3

11,2

6,5

Россия (с учетом всех источников),

%

12

5,8

5,6

12,2

13,2

Наиболее опасное загрязнение атмосферы -- радиоактив-ное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопа-ми -- продуктами испытания ядерного оружия, проводивших-ся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы за-грязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле -- мае-1986 г. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, то в резуль-тате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. суммарный вы-брос радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.

Еще одной формой загрязнения атмосферы является ло-кальное избыточное поступление тепла от антропогенных ис-точников. Признаком теплового (термического) загрязнения ат-мосферы служат так называемые термические юны, например, «остров тепла» в городах-, потепление водоемов и т п

В целом, если судить по официальным данным на 1997-- 1999 гг., уровень загрязнения атмосферного возуха в нашей стране, особенно в городах России, остается высоким, несмот-ря на значительный спад производства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей, в том числе -- неисправных.

§ 2. Основные источники загрязнения атмосферы

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосфер-ного воздуха на территории России вносят следующие отрас-ли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, про-мышленные и городские котельные и др.), далее предприятия черной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранс-порт, предприятия йветной металлургии и производство строй-материалов.

Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмо-сферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на авто-транспорт (50--60%), тогда как на долю теплоэнергетики зна-чительно меньше, всего 16--20%.

Тепловые и атомные электростанции. Котельные уста-новки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (ди-оксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгррания. Объем энергетиче-ских выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектро-станция мощностью 2,4 млн кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3,120-- 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает вы-бросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.

Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) -- радиоактивный йод, ра-диоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы -- отопительная сис-тема жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой вы-соты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентра-циях рассеиваются вблизи котельных установок.

Черная и цветная металлургия. При выплавке одной тон-ны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители1, как мар-ганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются па-рогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бен-зола, аммиака и других токсичных веществ. Существенно за-грязняется атмосфера также на агломерационных фабриках, при доменном и ферросплавном производствах.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержа-щих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной ме-таллургии при переработке свинцово-цйнгавых, медных, суль-фидных руд, при производстве алюминия и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значи-тельного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнооб-разных химических производствах атмосферный воздух загряз-няют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные га-зы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколь-ко сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное ко-личество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Выхлопные газы дви-гателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содер-жат огромное количество токсичных соединений -- бенз(а)пи-рена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бен-зина).

Наибольшее количество вредных веществ в составе отрабо-тавших газов образуется при веотрегулнрованной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет сни-зить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечает-ся также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах (рис. 13.2), при вы-бросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжи-гании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промыш-ленные комплексы по производству мяса, распыление пести-цидов и т. д.

«Каждый житель Земли -- это и потенциальная жертва стра-тегических (трансграничных) загрязнений», -- подчеркивает

so, s + o24so -»h2so4

H,S.

-А. Гор в книге «Земля на чаше весов» (1993). Под трансгранич-ными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой. Только в 1994 г. на европейскую часть России из-за невыгодного, ее географиче-ского положения выпало 1204 тыс. т соединений серы от Ук-раины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах от российских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т серы, т. е. в 6,3 раза меньше.

§ 3. Экологические последствия загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здо-ровье человека и на окружающую природную среду различ-ными способами -- от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различ-ных систем жизнеобеспечения организма. Во многих слу-чаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регулятор-ные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабаты-вает.

Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природ-ную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серь-ёзными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с вла-гой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь про-слеживается при анализе детской легочной патологии и сте-пени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных го-родов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения SO2 до 0,049 мг/м3 показатель заболе-ваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) со-ставлял 8,1 %, при 0,150--0,349 мг/м3 -- 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м3 -- 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательныепути.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тя-желое заболевание легких -- силикоз. Оксиды азота раздра-жают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболоч-ки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядови-тых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и дру-гими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эф-фект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газооб-разной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм ок-сида углерода (угарного газа). При остром отравлении появ-ляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонли-вость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три--семь дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает мас-совых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдаю-щих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны час-тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, за-сорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут ска-зываться на огромном интервале времени, связаны и с таки-ми незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологический заболевания, снижают сопротивление организма инфекци-ям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2). Тяжелые по-следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли -- смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-андже-лесский тип).

Таблица 13.2

Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека ( по X. Ф. Френчу, 1992 )

Вредные ве-щества

Последствия воздействия на организм человека

Оксид углеро-да

Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замед-ляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти

Свинец

Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умствен-ных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение дли-тельного времени

Оксиды азота

Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздража-ют легкие, вызывают бронхит и пневмонию

Озон

Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижа-ет сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит

Токсичные вы-бросы (тяжелые ме-таллы)

Вызывают рак, нарушение функций половой сис-темы и дефекты у новорожденных

Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промыш-ленных городах при неблагоприятных погодных условиях (от-сутствие ветра и температурная инверсия). Температурная ин-версия проявляется в повышении температуры воздуха с высо-той в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300-- 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода.достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстрой-ству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. чело-век, до 10 тыс. человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию -- со-кращение выбросов загрязняющих веществ. \ Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при ин-тенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насы-щенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами авто-мобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных за-грязнителей -- фотооксидантов (озон, органические переки-си, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Толь-ко в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. че-ловек в 1970 г. и 28 тыс. -- в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особен-но в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохими-ческого смога увеличивается.

Страницы: 1, 2


Новости

Быстрый поиск

Группа вКонтакте: новости

Пока нет

Новости в Twitter и Facebook

  бесплатно рефераты скачать              бесплатно рефераты скачать

Новости

бесплатно рефераты скачать

© 2010.