Джерела та екологічні наслідки забруднення атмосфери

Атмосферне повітря - це природна суміш газів приземного шару атмосфери за межами житлових, виробничих і інших помешкань, що склалася в ході еволюції Землі. Товщина повітряної оболонки, що оточує земну кулю, не менше тисячі кілометрів - це майже чверть земного радіуса. Маса цієї оболонки приблизно складає 5×10¹⁵ (п'ять квадратильйонів) тонн. Хоча це еквівалентно менше ніж одній мільйонній частці маси Землі, без атмосфери життя на планеті було б неможливе. Вдихаючи щохвилини від 5-100 л повітря, людина в добу споживає 12-15 кг, а це значно перевершує середньодобову потребу в їжі і воді. Атмосфера, крім того, надійно оберігає людину від численних небезпек, що загрожують їй з космосу: затримує метеорити, захищає землю від перегріву, відміряє сонячну енергію в необхідній кількості, нівелює перепад добових температур.

Газова оболонка охороняє Землю від надмірного охолодження і нагрівання. Завдяки їй на Землі не буває різких перепадів від морозів до жари і навпаки. Якби Земля не була оточена повітряною оболонкою, то протягом тільки однієї доби амплітуда коливань температури досягала б 200^оС: удень стояла б сильна жара (більше 100^оС), а вночі мороз (-100^оС). Ще більша різниця була б між зимовими і літніми температурами. Саме завдяки атмосфері середня температура на Землі складає близько 15^оС.

Газова оболонка рятує все живе на Землі від згубних ультрафіолетових, рентгенівських і космічних променів. Верхні шари атмосфери частково поглинають, частково розсіюють ці промені.

Велике значення атмосфери й у розподілі світла. Повітря атмосфери розбиває сонячні промені на мільйон дрібних променів, розсіює їх і створює те рівномірне освітлення, до якого ми звикли.

Атмосферне повітря – невичерпний ресурс. Але в окремих регіонах земної кулі він потрапляє під такий сильний антропогенний вплив, що виникає проблема якісного складу атмосфери, особливо у великих промислових центрах. Атмосферне повітря забруднюється шляхом привнесення в нього або утворення в ньому забруднюючих речовин у концентраціях, що перевищують нормативи якості або рівня природного вмісту (див. Додаток 2).

Забруднюючі речовини - домішки в атмосферному повітрі, які чинять при певних концентраціях несприятливий вплив на здоров'я людини, рослинний і тваринний світ й інші компоненти навколишнього природного середовища або спричиняють збитки матеріальним цінностям. Основні антропогенні джерела забруднення атмосфери:

- теплове та енергетичне устаткування; промислові підприємства;

- сільське господарство; транспорт.

До атмосфери надходять газоподібні речовини, волога. Під час перебування в атмосфері їхні температура, властивості й стан можуть істотно змінюватися. Ці зміни проявляються у вигляді випадання в осад важких фракцій, розпаду на компоненти, хімічних і фотохімічних реакцій. Внаслідок цього в атмосфері можуть утворюватися компоненти, властивості й поведінка яких не завжди відповідатиме вихідним даним. До наслідків антропогенного впливу на атмосферу належать:

- підвищення концентрації СО і СО₂;

- надходження до атмосфери сполук сірки;

- надходження малих газових сполук (фреонів, сполук азоту), сполук хлору і фтору;

- надходження додаткового тепла в атмосферу.

Зараз в атмосфері вміст СО₂ порівняно невеликий – 0,033% від загального її обсягу. Загальний обсяг СО₂, що надходить в атмосферу, становить 5-10¹⁵ г вуглецю на рік. В атмосфері лишається лише половина цієї кількості, 30% розчиняється у водах Світового океану, 20% засвоюється біотою Землі. Систематичні спостереження за СО₂ в атмосфері Землі за допомогою надійних приладів було розпочато наприкінці 50-х років ХХ ст. Нині існує більш як 10 станцій, які ведуть спостереження за концентрацією СО₂. За останні 25 років його вміст зріс на 8,9%, а за 100 років – на 20%. Збільшення СО₂ в атмосфері зумовлено двома причинами:

1. Вирубуванням лісів;

2. Збільшенням викидів СО₂ через згорання палива.

Україна відзначається значним забрудненням атмосфери, особливо в промислово розвинутих областях. У 2001 році на душу населення припадало 83,3 кг шкідливих речовин, викинутих в атмосферу, тоді як у 1990 році - 299,7 кг Істотне зменшення викидів в атмосферу України, зумовлене припиненням або істотним зниженням обсягів роботи багатьох промислових підприємств. За даними 2000 року в Луганській області загальна кількість викидів в атмосферне повітря склало 522.2 тис.т, у тому числі від стаціонарних джерел - 428.9 тис. т. і від автотранспорту - 93.3 тис. т.

Процес роботи підприємств чорної металургії ( виплавка чавуну і переробка його на сталь) супроводжується викидом в атмосферу різних газів. Викид пилюки в розрахунку на 1 т граничного чавуну складає 4,5 кг, сірчистого газу - 2,7 кг, марганцю - 0,1-0,6 кг. Разом із доменним газом в атмосферу в невеликих кількостях викидається також з'єднання миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, ртуті і рідких металів, ціанистий водень і смолисті речовини. Більшість сучасних заводів чорної металургії мають цехи коксування вугілля і відділення по переробці коксового газу. Коксохімічні виробництва забруднюють атмосферне повітря пилом і сумішшю летючих сполучень. У деяких випадках, наприклад при порушенні режиму роботи, в атмосферу викидається значна кількість неочищеного коксового газу. Забруднення повітря пилом при коксуванні вугілля проходить при підготовці шихти та при завантаженні її в коксові печі, вивантажуванні коксу у вагони для охолодження та при мокрому гашенні коксу. Останній процес супроводжується до того ж викидом в атмосферу речовин, які входять до складу води, що використовується.

Шкідливі речовини утворюються при виробництві глинозему, алюмінію, міді, свинцю, олова, цинку, нікелю й інших металів у печах (для спікання, виплавки, опалювання, індукції й ін.), на устаткуванні для подрібнення та розмолу, у конвертерах, місцях навантаження, вивантаження і пересилки матеріалів, у сушильних агрегатах, на відкритих складах. В основному підприємства кольорової металургії забруднюють атмосферне повітря сірчистим ангідридом (75% сумарного викиду в атмосферу), окисом вуглецю (10,5%) і пилом (10,4%).

Викиди в атмосферу в хімічній промисловості відбуваються при виробництві кислот, гумовотехнічних виробів, фосфору, пластичних мас, барвників і миючих засобів, штучного каучуку, мінеральних добрив, розчинників, крекінгу нафти. Розмаїтістю вихідної сировини для виробництва визначається склад забруднюючих речовин. У викидах міститься аміак (3,7%), бензин (3,3%), сірковуглець (2,5%), сірководень (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлоретан (0,6%), етилацетат (0,5 %), сірчана кислота (0,3%). Вирішення екологічної проблеми у галузі ускладнено експлуатацією морально і фізично застарілого обладнання. Слід зазначити, що в останні роки викиди в атмосферу забруднюючих речовин підприємствами галузі різко знизилися. Однак відбулося це не тому, що були проведені ефективні природоохоронні заходи, а через спад виробництва. Підприємства нафтопереробної промисловості забруднюють атмосферу викидами вуглеводнів (23% від сумарного викиду), сірчистого газу (16,6%), оксиду вуглецю (7,3%), оксидів азоту (2%). Особливу екологічну небезпеку представляє розробка родовищ нафти і газу з підвищеним вмістом сірководню.

Діяльність промисловості будівельних матеріалів - виробництво цементу й інших в'язких, стінових матеріалів, азбестоцементних виробів, будівельного і технічного скла супроводжується викидами в атмосферу пилу і завислих речовин (57,1% від сумарного викиду), оксиду вуглецю (21,4%), сірчистого ангідриду (10,8%) і оксидів азоту (9%). Крім того, у викидах присутні сірководень (0,03%), формальдегід (0,02%), толуол (0,02%), бензол (0,01%), п’ятиокис ванадію (0,01%), ксилол (0,01%). Навколо заводів, що роблять цемент, азбест і інші будівельні матеріали, створилися зони з підвищеним утриманням у повітрі бензапірена, пилу, у тому числі цементного, та інших шкідливих речовин.

Характерними забруднюючими речовинами, що виробляються підприємствами д еревообробної та целюлозно-паперової промисловості, є тверді речовини (29,8% сумарного викиду в атмосферу), оксид вуглецю (28,2%), сірчистий ангідрид (26,7%), оксид азоту (7,9%), толуол (1%), сірководень (0,9%), ацетон (0,5%), ксилол (0,45%), бутилацетат (0,4%), етилацетат (0,4%), метилмеркаптан (0,2%), формальдегід (0,1%).

В сільській місцевості джерелом забруднення атмосферного повітря являються тваринницькі та птахівницькі господарства, м”сопереробні та молокопереробні підприємства. Над територіями, які примикають до приміщень, де утримуються тварини та птиця, в атмосферному повітрі розповсюджуються на значні відстані аміак, сірководень та інші гази з неприємним запахом. У рослинницьких господарствах атмосферне повітря забруднюється мінеральними добривами, пестицидами при протравлюванні полів та насіння на складах.

Смог (суміш диму та туману) – часте явище у великих містах. Сам по собі туман небезпечний для людського організму, згубним він стає, якщо надто забруднений токсичними домішками. Смог спостерігається лише в осінньо-зимовий період (з жовтня по лютий). Головну небезпеку представляє сірчистий газ, що міститься в ньому, у концентрації 5-10 г/м і вище.

5 грудня 1952 р. над всієї Англією виникла хвиля високого тиску, і протягом декількох днів не відчувалося ні найменшогоподуву вітру. Однак трагедія сталася тільки в Лондоні, де був високий ступінь забруднення атмосфери, - за три-чотири дні там загинуло більш 4000 чоловік. Англійські фахівці визначили, що смог 1952 р. містив декілька сот тонн диму і сірчистого ангідриду. При зіставленні забруднення атмосферного повітря в Лондоні в ці дні з рівнем смертності було відзначено, що смертність збільшується прямо пропорційно концентрації в повітрі диму і сірчистого газу. У 1963 р. від смогу, що опустився на Нью-Йорк, загинуло понад 400 чоловік. Вчені вважають, що щорічно тисячі смертей у містах усього світу пов'язані із забрудненням повітря.

Викиди сполук сірки – SО₂, SО₃ і НS є найтоксичнішими. Вплив сірчаного газу та його вихідних на людину та тварин проявляється перш за все в ураженні верхніх дихальних шляхів. Під впливом сірчаного газу та сірчаної кислоти відбувається руйнування хлорофілу в листках рослин, в зв’язку з чим погіршується фотосинтез та дихання, уповільнюється ріст, понижується якість насаджень деревини та урожайність сільськогосподарських культур, а при більш високих та довготривалих дозах впливу рослинність гине. Підраховано, що загальна кількість викидів сірчаного газу в атмосферу нашої планети тепловими електростанціями, металургійними заводами, нафтопереробними підприємствами та іншими антропогенними джерелами з 1905 по 1965 рр. виріс в 4 рази і до теперішнього часу досягає 150 млн.т. Із цієї кількості до 110 млн.т (більше 70% світових викидів сірчаного газу) приходиться на країни Європи, Сполучені Штати Америки та Канаду. Враховуючи, що використання твердого палива, а саме бурого вугілля (що характеризується високим вмістом сірки), все збільшується, слід передбачати відповідне збільшення викидів сірчаного газу.

До сполук – забруднювачів атмосфери - відносять фреони, що їх використовують у холодильній промисловості та для приготування фарб, сполуки азоту, хлору і фтору. Сполуки азоту надходять також від транспорту, промислових об’єктів, через застосування мінеральних добрив, а сполуки хлору і фтору – від ядерних вибухів.

Забруднення атмосферного повітря містить в собі загрозу не тільки здоров’ю людей, але й наносить великий економічний збиток. Пил, що міститься в повітрі, сприяє погіршенню клімату міст, зменшує прозорість атмосфери, збільшує кількість днів у місті з туманами. Наявність у повітрі з’єднань сірки прискорює процеси корозії металів, руйнування будівель, споруд, пам’ятників культури, погіршує якість промислових виробів та матеріалів. Установлено, наприклад, що в промислових районах сталь ржавіє в 20 раз, а алюміній руйнується в 100 раз скоріше, ніж в сільській місцевості.

Кислотні дощі спричиняють підвищення кислотності ґрунтів, зменшується їх продуктивність, міняється склад ґрунтових мікроорганізмів. Великої шкоди наносять кислотні дощі і лісам. Накопичення вуглекислого газу в атмосфері – одна із основних причин парникового ефекту, зростаючого від розігріву Землі промінням Сонця. Виробництво тепла людством становить у середньому 0,006% від загальної його кількості. Такий показник може стати причиною підвищення середньої температури лише на 0,01^оС. У перспективі навіть зі збільшенням виробництва енергії у світі в 10-20 разів, температура підвищиться на 0,2-0,3^оС. Проте в центральних містах надходження антропогенного тепла в декілька разів перевищує кількість енергії, яку вони дістають від Сонця. Навіть у невеликих містах це надходження становить від 10 до 100%. Стратосферний озоновий шар захищає людей та живу природу від жорсткого ультрафіолетового та м’якого рентгенівського випромінювання в ультрафіолетовій частинні сонячного спектру. Товщина озонового шару за останні роки скоротилася в середньому на 2,5%.

У Донбасі найголовніший забрудник - промисловість, на другому місці - транспорт з двигунами внутрішнього згорання. Металургійна промисловість дає одну третину усіх забрудників - це в основному викиди діоксиду сірки, бензапирену, токсичного пилу. У сільському господарстві забруднення відбувається переважно пилом за рахунок доріг без твердого покриття, добривами і ядохімікатами. Велика проблема в Донбасі і забруднення від транспорта. Особливо тетраетилсвинцем - речовиною, яка додається в деякі види пального для підвищення його октанового числа. Тому біля трас обов'язково мають бути смуги відчуження, на яких не можна выпасать худобу і вирощувати сільськогосподарську продукцію

Основним забруднювачем атмосфери в Луганській області залишається енергетична галузь (37,5% від валового обсягу викидів області). Визначальний вплив на стан повітряного басейну області мають об'єкти, що зосереджені в містах: Луганську (27,2%), Алчевську (19,8%), Краснодоні (18%), Лисичанську (7,8%), Стаханові (5,2%), що складає близько 78% загальної кількості викидів. У Луганську перевищуються ГДК по пилу (у тому числі токсичному), оксидам азоту, формальдегіду і іншим речовинам; у містах з металургійною промисловістю - по вуглекислому газу, оксидам металів і азоту; у містах з хімічною промисловістю - по аміаку. Значним забруднювачем повітряного басейну Луганської області залишається транс­портна галузь, зокрема пересувні її засоби (автомобілі, тепловози). Проблема забруднення атмосферного повітря викидами автотранспорту та впливу його фізичних факторів най­більш гостро проявляється у великих транспортних вузлах - індустріально розвинутих містах області через несприятливу територіально-планувальну структуру міст, внаслідок сформованого у минулі роки оточення промислових підприємств житловими масивами та проходження транзитного транспорту через міста, що значно збільшує їх загазованість. Найбільшу кількість автотранспорту зосереджено в обласному центрі — 29% всього парку автомобілів області.

Охорона атмосфери - складова частина інтегрованої охорони природи, сукупність заходів (місцевих, державних, міжнародних) по відтворенню, раціональному використанню і охороні якісних і кількісних характеристик повітря, сприятливих для суспільства і усієї природи. Охорона атмосфери включає:

- зменшення і повне припинення забруднень (механічних, фізичних, хімічних, біологічних);

- збереження і збільшення биомаси виробників кисню і поглиначів вуглекислоти;

- збереження і відновлення оптимальної циркуляції атмосфери в регіональному масштабі, а в майбутньому і в планетарному;

- регуляція кругообігу речовин, що утворюють гази.

Боротьба із запилюванням атмосфери і забрудненням її газоподібними речовинами грунтується на ліквідації джерел і шляхів забруднення, а там, де це зробити неможливо, застосовуються різні по конструкції і принципам дії пристрої для очищення газів, що відходять. Доцільно відходи, що потрапляють в повітря, переробляти, концентрувати і повторно використовувати у виробництві або відправляти в місця надійного поховання. Заходи, спрямовані на попередження забруднення атмосферного повітря і зниження шкідливих домішок в нім, можна об'єднати в наступні групи.

1. Поліпшення існуючих і впровадження нових технологічних процесів із замкнутими циклами, що виключають виділення небезпечних речовин в самому джерелі їх утворення.

2. Очищення повітря від твердих домішок, що включає зменшення або усунення попадання викидів в атмосферу за допомогою очисних споруд.

3. Мінімізація забруднення транспортом, що передбачає поліпшення складу палива, вдосконалення двигунів, карбюрації.

4. Запобігання забрудненню атмосфери шляхом раціонального розміщення джерел шкідливих викидів і розширення площ зелених насаджень.

Разом з радикальною перебудовою технологічних процесів, очищенням повітря від твердих домішок, мінімізацією забруднення транспортом для охорони атмосфери потрібна низка інших заходів:

- герметизація установок для переробки і транспортировки пилоутворюючих матеріалів;

- вдосконалення процесів спалювання палива для зменшення димо- і пилоутворення;

- припинення використання видів палива, що утворюють при згоранні особливо шкідливі речовини;

- заміна спалювання твердих відходів їх переробкою (механічною, хімічною), що особливо важливо для лісовій, гумовій, нафтопереробній промисловості і деяких інших галузей;

- припинення спалювання нафтових попутних газів в факелах;

- широке впровадження в містах, робочих селищах і на підприємствах електричних засобів транспорту;

- переклад енергетичних установок на газове опалення;

- розширення використання підземних гарячих вод, енергії води (течії, приливно-відливні рухи);

- гасіння териконів, що горять, і інших відвалів з организацией їх переробки або рекультивації;

- перехід на центральне опалення;

- розширення будівництва доріг з твердим покриттям;

- боротьба з вітровою ерозією грунтів;

- охорона рослинності;

- здійснення очищення викидів через труби, вентиляционные пристрої і вихлопні труби двигунів;

- боротьба за припинення випробувань і незастосування атомної, хімічної і бактеріологічної зброї.

Дата добавления: 2014-01-04