Загрязнение среды обитания Отходами

Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух всегда содержит не которое количество примесей, поступающих от естественных и техногенных источников. К числу примесей, Выделяемых естественны ми источниками, относят: пыль (растительного вулканического космического происхождения возникающую при эрозии почвы, частицы морской соли); туман; дым и газы от лесных и пожаров; газы вулканического происхождения различные продукты растительного, животного происхождения и др.

Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, например выпадение космической пыли, либо локальными, например лесные и степные пожары, извержения вулканов. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым времени.

Основное техногенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, и ряд отраслей промышленности (табл. 2.2).

Техносфера — детище Х7(в., приходящее на смену биосфере.

К новым, техносферным относятся условия обитания человека в городах и промышленных центрах, производственные транспортные и бытовые условия жизнедеятельности все урбанизированное население проживает в регионах техносфера, где условия обитания существенно отличаются от биосферных прежде всего повышенным Влиянием на человека техмогенньх негативных факторов.

Регион — территория, обладающая общими характеристиками состояния биосферы или техносферы.

Производственная среда — пространство, в котором совершается трудовая деятельность человека.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы $02, оксиды азота Т СОН,,, и пыль. Основные источники примесей атмосферы и их ежегодные выбросы приведены в табл. 2.3 и 2.4.

Кроме приведенных выше веществ и пыли, в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества. Так, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот,

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от промышленных источников в РФ в 1999 г. в млн т следующие: пыль —2,3, диоксид серы —5,2, оксид углерода —3,7, оксиды азота —1,5, углеводороды —1,2.

Каждой отрасли промышленности присущ характерный состав и масса веществ, поступающих в атмосферу. Это определяется, прежде всего, составом веществ, при в технологических процессах, и экологическим совершенством Последних. В настоящее время эко- [ показатели теплоэнергетики, металлургии, нефтехимического производства и ряда других производств изучены достаточно подробно. Необходимые сведения можно найти в работах [ 10]. Меньше исследованы показатели машиностроения и приборостроения, их отличительными особенностями являются: широкая сеть производств, приближенность к жилым зонам, значительная гамма выбрасываемых веществ, среди которых могут содержаться вещества 1-го и 2-го класса опасности, такие как пары ртути, соединения свинца и т. п.Высокие концентрации и миграция примесей в атмосферном воз духе стимулируют их взаимодействие с образованием более токсичных соединений (смога, кислот) или приводят к таким явлениям, как.парниковый эффект» и разрушение озонового слоя.

Общая схема реакций образования фотохимического смога сложна и в упрощенном виде может быть представлена реакциями

Смог весьма токсичен, так как его составляющие обычно находятся в пределах: 0 —60...75 %, ПАИ, Н и др.— 25...40 %.

для образования смога в атмосфере в солнечную погоду необходимо наличие оксидов азота и углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия). Характерное распределение фотохимического смога по времени суток показано на рис. 2.3.

фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40-х годах ХХ в. в г. Лос-Аяджелес, теперь периодически наблюдаются во многих городах мира.

Кислотные дожди известны более 100 лет, однако проблема этих дождей возникла около 25 лет назад.

Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот. Наиболее важные из них: $02, МОЕ, Н Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Например, концентрация 802 (мкг/м обычно такова: в городе 50 1000. на территории около города в радиусе около 50 км 10 50, в радиусе около 150 км 0,1 2, над океаном 0,1

Основными реакциями в атмосфере являются 1 вариант 802 + ОН—i Н$0 Н$0З + ОН -+ Н (молекулы в атмосфере быстро конденсируются в капли); II вариант: $02 + 1 —*

активированная молекул диоксида серы); $02 + 02 — $04; $04 + + 02 — $03 + 0 $03 + Н — Н Реакции обоих вариантов ват идут одновременно. для сероводорода характерна реакция Н + 02 — $02 + Н и далее 1 или II вариант реакции.

Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются: естественные (вулканическая деятельность, действия микроорганизмов и др.) 31...41 %, антропогенные (ТЭС, промышленность и др.) 59...69%; всего поступает 91...112 млн т в год.

Концентрации соединений азота (мкг/м составляют: в городе 10... 100, на территории около города в радиусе 50 км 0,25...2,5, над океаном 0,25.

Из соединений азота основную долю кислотных дождей дают МО и МО В атмосфере возникают реакции: 2М0 + 02 - 2М0 МО + ОН -+ НМО Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.) 63 %, антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность) 37 %; всего поступает 51...б1 млн т в год.

Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде и паров от промышленных предприятий и автотранспорта. В го родах их концентрация достигает 2 мкг/м

Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химиреакцию не сразу, сохраняя свои свойства соответственно в течение 2 и 8... 10 сут. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояния 1000...2000 км и лишь после этого выпадают с осадками на земную поверхность.

Различают два вида седиментации: влажную и сухую. Влажная это выпадение кислот, растворенных в капельной влаге, она возникает при влажности воздуха 100,5 %; сухая реализуется в тех случаях, когда кислоты присущ в атмосфере в виде капель диаметром около 0,1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала й капли могут проходить большие расстояния (следы серной кислоты обнаружены даже на Северном полюсе).

В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН 4...5,5) отмечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучны города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Северодвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/(км. год), зарегистрирована в 22 городах страны, а более 8... 12 т/(юч?. год) в городах Алексин, Новомосковск, Норильск, Магнитогорск.

Парниковый эффект. Состояние и состав атмосферы определяют во многом величину солнечной радиации в тепловом балансе Земли. На ее долю приходится основная часть поступающей в биосферу те плоты, дж/год: теплота от солнечной радиации составляет 25 1023(99,8 %), теплота от естественных источников (из недр Земли)

Основная доля солнечной радиации передается к поверхности Земли в оптическом диапазоне, а излучаемая поверхностью Земли энергия — в инфракрасном (ПК). Поэтому доля отраженной лучи- стой энергии, поглощаемой атмосферой, зависит от количества многоатомных мини газов (СО Н СН О и др.) и пыли в ее составе. Чем выше концентрация мини газов и петли в атмосфере, тем меньше доля отраженной солнечной радиации уходит в космическое пространство, тем больше теплоты задерживается в биосфере за счет парникового эффекта. ПК-излучение поглощается метаном, фреона ми, озоном, оксидом азота и т. п. в диапазоне длины волн 1...9 мкм, а парами воды и углекислым газом при длине волн 12 мкм и более. В послы наметилась тенденция к значительному росту кон центр СО СН?420 и других газов в атмосфере. Так, рост концентраций ‘СО в атмосфере выглядит следующим образом:

Год 1850 1900 1970 1979 1990 2000 2030 2050

Концентрация СО,, млн. 260 290 321 335 360 З 450...600 700...750

Аналогично изменяются концентрации метана, оксида азота, озона и других газов. Рост концентраций СО в атмосфере происходит Вследствие уменьшения растительности на Земле и увеличения техногенных поступлений.

Источниками техногенных парниковых газов являются: тепло- энергетика, промышленность и автотранспорт, они выделяют СО химпроизводства, утечки из трубопроводов, гниение мусора и отходов животноводства определяют поступление СН холодильное оборудование, бытовая химия — фреонов; автотранспорт, ТЭС, промышленность — оксидов азота и т. п.

В результате в биосферу дополнительно поступает теплота порядка 70. 1020 дж/год, при этом на долю отдельных газов приходится, %:

СО —50, фреонов —15, О —5, СН —20, 1 —10. Доля парникового эффекта в нагреве биосферы в 16,6 раза больше доли других источников антропогенного поступления теплоты.

Рост концентраций мини газов в атмосфере и, как следствие, повышение доли теплоты ПК-излучения, задерживаемой атмосферой, неизбежно сопровождается ростом температуры поверхности Земли. В период с 1880 по 1940 г. средняя температура в северном полушарии возросла на 0,4 а в период до 2030 г. она может Повыситься еще на 1,5...4,5°С. Это весьма опасно для островных стран и территорий, рас положенных ниже уровня моря. По прогнозам ученых, к 2050 г. уровень моря может повыситься на 25...40 см, а к 2100 г.— на 2 м, что при ведет к затоплению 5 млн км суши, т. е. З % суши и 30 % всех урожайных земель планеты.

Парниковый эффект в атмосфере — довольно распространенное явление и на региональном уровне. источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в круп НЫХ городах и промышленных центрах, интенсивное поступление парниковых газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом 50 км и более с повышенными на 1...5 температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.

Техногенные загрязнения атмосферы не ограничиваются приземной зоной. Определенная часть примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультра фиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний.

Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота. По оценочным данным, один атом хлора может разрушить до 10 молекул озона, одна молекула оксидов азота — до 10 молекул.

Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой могут быть: вулканические газы; технологии с применением фреонов; атомные взрывы; самолеты («Конкорд* военные), в выхлопных газах которых содержатся до 0,1 % общей массы газов соединения МО и МО ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора. Состав газов космических систем (т) на вы соте 0...50 км приведен ниже:

Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 лет. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п.

По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0,4...1 %; к,2000 г.—3 %, к 2050 г. ожидается 10 %. Ядерная война может истощить озонов слой на 20...70 %. Заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на 8... 10 % общего запаса озона в атмосфере, составляющего около млрд т. Заметим, что один запуск космической системы «Шапл сопровождается разрушением около 0,3 % озона, что составляёт около 10 т озона.

В результате воздействия на атмосферу возможны следующие нега последствия

— пре ПдК многих токсичных веществ (СО, 1Ч0 $02, С,,Н,,,, бёнз(а)пирена, свинца, безнола и др) в городах и населенных пунктах;

— образование смога при интенсивных выбросах С

— выпадение кислотных дождей при интенсивных выбросах

$О О

— по парникового эффекта при повышенном содержании СО 1 О СН Н и пыли в атмосфере, что способствует повышению средней температуры Земли;

— разрушение озонового слоя при поступлении 1 и соединений хлора в него, что создает опасность УФ-облучения.

Загрязнение гидросферы. Потребление воды [ в РФ в 2000 г. достигло 85,9 км в том числе на нужды, %:

— производственные —57,9;

— хозяйственно-питьевые —20,3;

— орошение — 13,7;

— сельскохозяйственное водоснабжение —2,1;

— прочие —6,0.

При использовании воду, как правило, загрязняют, а затем сбрасывают в водоемы. Внугренние водемьг загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (Металлургической нефтеперерабатьивающей химической и др.), сельского и Жилищнокоммунального хозяйства, а также поверхностными стоками. Основными источниками загрязнений являются промышленность и сельское хозяйство.

Загрязнители делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели.

Биологические загрязнения оценивают биохимическим потреблением кислорода — БПК. БПК — это количество кислорода, потребляемое за 5 сут микроорганизмами — деструкторами для полной минерализации органических веществ, содержащихся в 1 л воды. Нормативное значение БПК 5 мг/л. Реальные загрязйенШг сточных вод таковы, что тр значений БПК на порядок больше.

Химические загрязнения поступают в водоемы с промышленны ми, поверхностными и бытовыми стоками. К ним относятся: нефтепродукты, тяжелые металлы и их соединения, минеральные удобрения, пестициды, моющие средства. Наиболее свинец, ртуть, кадмий (табл. 2.5).

Физические загрязнения поступают в водоемы с промЫтшленньт Ми стоками, при сбросах из выработок шахт, карьеров, присмьтвах с территорий промышленных зон, городов, транспортных магистра лей, за счет осаждения атмосферной пыли. Всего в 2000 г. в водоемы страны сброшено 55,6 км СТОЧНЫХ вод, из них 20,3 км загрязненных (табл. 2.6).

В результате техногенной деятельности многие водоемы мира и нашей страны крайне загрязнены. Уровень загрязненности воды по отдельным ингредиентам превышает 10 ПдК. Наиболее высокий уровень загрязненности воды наблюдается в бассейнах рек Днестр, Печора, Обь, Енисей, Амур, Северная Двина, Волга, Урал. Воздействие на гидросферу приводит к следующим негативным последствиям:

— снижаются запасы питьевой воды (около 40 % контролируемых водоемов имеют загрязнения, превышающие 10 ПДК);

— изменяются состояние и развитие флоры водоемов;

— нарушаете круговорот многих веществ в биосфере;

—планеты и, как следствие, воспроизводство кислорода

Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но

образовавшиеся в результате химических реакций

в водной среде Так, при одновременном попадании весной

1990 г нр Белая фенолов и хлоридов образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс раз превысило допустимые значения

Большую опасность загрязненные сточные воды представляют в тех случаях, когда структура грунта не исключает их попадание в зону залегания грунтовых вод. В ряде случаев до 30...40 % тяжелых метал лов из почвы поступает в грунтовые воды.

Загрязнение земель. Нарушение верхних слоев земной коры про исходит при: добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении военных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осадками в зонах рассева различных выбросов в атмосфере, пахотные земли — при внесении удобрений и применении пестицидов.

Ежегодно из недр страны извлекается огромное количество гор ной массы, вовлекается в оборот около трети, используется в производстве около 7 % объема добычи. Большая часть отходов не используется и скапливается в отвалах.

Примерами значительного накопления отходов, связанных с добычей полезных ископаемых, могут служить угольных шахт, отвалы вблизи карьеров при наземной добыче руд. Наиболее остро стоит вопрос утилизации отходов в угольной промышленности, поскольку на некоторых шахтах добыча 1 тыс. т угля сопровождается подъемом из шахт до 800 т породы.

Оценивая динамику изменения количества образовавшихся токсичных отходов (рис. 2.4), можно сделать вывод о постоянном росте данного показателя в промышленности и, как следствие, в целом по России: с 82,6 млн, тв 1996 г до 132,5 млн тв 2000 г. Практически весь объем образующихся токсичных отходов (95 %) имеет промышленное Происхождение, а остальные 5 % отходов этой категории распре делятся почти поровну между сельским хозяйством (3,7 млн т) и ЖКХ (3,4 млн т). По данным России, к 2000 г. в России накоплено 2 млрд т токсичных отходов.

Среди отраслей промышленности наибольшие объемы образования отходов отмечены в металлургия, на химических и нефтехимических производствах, в угольной промышленности (табл. 2.7).

Дата добавления: 2014-11-06