Антропогенное загрязнение атмосферного воздуха

Загрязнение окружающей среды

Изо всех наиболее существенных процессов, ухудшающих экологи­ческую ситуацию на планете, наиболее масштабным и значительным является хими­ческое загрязнение среды не свойственными ей веществами химической природы.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании осадками аэрозолей, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, оседании загрязняющих веществ. Но в современных усло­виях возможности природных систем самоочищения атмо­сферы серьезно подорваны. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

Под загрязнением атмосфер­ного воздуха следует пони­мать любое изменение его со­става и свойств, которое ока­зывает негативное воздействие на здоровье человека и жи­вотных, состояние растений и экосистем в целом. Оно может быть естественным и антропогенным. На долю естественных факторов в конце ХХ столетия приходилось 75 % общего загрязнения атмосферы. Остальные 25 % возникали в результате деятельности человека.

Естественное загрязнение воздуха вызвано природны­ми процессами. К ним относятся: вулканическая деятель­ность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.

Антропогенное загрязне­ние связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека. По масштабам оно значительно пре­восходит природное загрязнение воздуха и может быть местным, которое характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район и др.), региональным — когда под воз­действие попадают большие пространства планеты, и глобальным — это изменения во всей атмосфере.

В течение почти двух столетий задымление воздуха носило местный характер. Дым и копоть сравнительно редких заводских фабричных и паровозных труб почти полностью рассеивались на большом пространстве. Однако быстрый и повсеместный рост промышленности и транспорта в ХХ столетии привел к такому увеличению объемов и токсичности выбросов, которые уже не могут быть растворены в атмосфере до безвредных для природной среды и человека концентраций.

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) твер­дые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, ор­ганическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые веще­ства и пр.).

Атмосферные загрязнители подразделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения первичных. Так, сернистый газ окисляется в атмосфере до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. В результате реакции серного ангидрида с аммиаком возникают кристаллы сульфата аммония. Аналогичным образом – путем химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы образуются другие вторичные загрязнители.

Главные антропогенные загрязнители (поллютанты) ат­мосферного воздуха, на долю которых приходится около 98 % в общем объеме выбросов вредных веществ, — диоксид серы (SO₂), диоксид азота (NO₂), оксид углерода (СО) и твердые частицы. Именно концентрации главных загряз­нителей наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России. Суммарный мировой выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в 1990 г. составил 401 млн т, а в России в 1991 г. — 26,2 млн т.

Оксид углерода. Образуется при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух попадает с выбросами промышленных предприятий, с выхлопными газами и при сжигании твердых отходов. Активно реагирует с составными частями атмосферы, способствует повышению температуры на планете и созданию парнико­вого эффекта. Ежегодно в атмосферу поступает не менее 1250 млн т этого газа.

Сернистый ангидрид (SO₂). Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топ­лива или переработки сульфидных (сернистых) руд в металлургии при получении меди, никеля, свинца, цинка и др. металлов. Часть соединений серы выделяется при горе­нии органических остатков в горнорудных отвалах.

Серный ангидрид (SO₃). Образуется при окислении сернистого ангидрида.

Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприя­тия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтепере­рабатывающие, а также нефтяные промыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями сероводород и сероуглерод подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

Оксиды азота. Основными источниками выброса являются ТЭС, а также предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет около 20 млн т/год.

Соединения фтора. Источники загрязнения — предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Производные фтора характеризуются сильным токсиче­ским эффектом.

Соединения хлора. Поступают в атмосферу с химических предприятий, произ­водящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, соду, гидролизный спирт, хлорную известь. Токсичность хлора определяется видом соединения и его концентрацией.

Поми­мо названных, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др.); углеводороды (С_nН_m), среди них наиболее опасен бенз(а)пирен (С₂₀Н₁₂), обладаю­щий канцерогенным действием (значительное количество в выхлопных газах, топках котлов и др.), альдегиды и в первую очередь формальде­гид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры). В настоящее время воздей­ствие канцерогенных факторов атмосферного воздуха ис­пытывают миллионы людей.

Аэрозольное загрязнение атмосферы. В ходе производственной деятельности людей образуется большое количество пылевых (твердых или жид­ких) частиц, находящихся в воздухе (или другой газовой среде) во взвешенном со­стоянии. Средний размер аэрозольных частиц —10...50 мкм. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, а также обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые заводы. Аэрозольные части­цы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в них обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, а также — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы; висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена; встречается асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей али­фатические и ароматические углеводороды, соли, кислоты. Такая пыль образуется при, сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатыва­ющих и нефтехимических предприятиях.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из отходов предприятий перерабатывающей про­мышленности, а также ТЭС.

Источником пыли и ядовитых газов служат и массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (1250…3000 т взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается более 1000 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные тех­нологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов — всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относят и углеводороды, источник которых — промышленные предприятия и транспорт. Насыщенные и ненасыщенные углеводороды подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации при взаимодействии с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свобод­ные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы — часто в виде аэрозольных частиц.

Дата добавления: 2015-07-13