Антропогенное воздействие на атмосферу

Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. 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 определённую чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного 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 осадками, турбулентном перемещении приземного слоя воздуха, отложении загрязнённых веществ и т.д.

Однако в современных условиях возможности самоочищения природных систем атмосферы серьёзно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

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

Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.), жидкие (кислоты, щёлочи, растворы солей и др.), твёрдые (свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека – диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода и твёрдые частицы. На их долю приходится около 98 % в общем объёме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей в атмосфере городов и посёлков наблюдается ещё более 70 наименований других вредных веществ, среди которых отмечены формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и другие.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырёх главных загрязнителей (поллютантов) атмосферы составил в 1990 г. – 401 млн т, а в России в 1991 г. – 26 млн т.

Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опасных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжёлые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др.); углеводороды, среди них наиболее опасен бенз(а)пирен, обладающий канцерогенным действием, альдегиды и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.

Радиоактивное загрязнение.

Тепловое загрязнение.

Выбросы, в зависимости от состава вредных веществ согласно ГОСТ 17.2.1.01 – 76* «Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу» подразделяются по их агрегатному состоянию на четыре класса: 1 – газообразные и парообразные, 2 – жидкие, 3 – твёрдые, 4 – смешанные. По химическому составу они делятся на группы, а в зависимости от размера частиц – на подгруппы.

К распространённым вредным веществам относятся аэрозоли различного происхождения – пыль, туман, дым; соединения углерода (оксид, диоксид и др.); соединения серы (сероводород, диоксид серы и др.); соединения азота (аммиак, оксиды азота и др.); галогены (хлор, фтор, бром и их соединения); фосфор и его соединения (фосфористый водород и др.); мышьяк и его соединения (мышьяковистый водород и др.); цианистые соединения (цианистый водород, соли цианистой кислоты и др.); тяжёлые и редкие металлы (свинец, ртуть, марганец, цинк, кобальт, хром, ванадий и др.); углеводороды ароматического ряда (бензол, толуол, ксилол); углеводороды жирного ряда (бензины и др.); спирты жирного ряда (метиловый, этиловый и др.); простые эфиры и др.

В атмосферу Земли ежегодно поступает 150 млн. т различных аэрозолей; 220 млн. т диоксида серы; 450 млн. т оксида углерода; 75 млн. т оксидов азота. В год на каждого жителя Земли приходится в среднем 300 кг выбросов в атмосферу.

После попадания загрязнений в атмосферу, в результате химических реакций, образуются новые соединения. Наиболее распространённый в атмосфере химический процесс – окисление веществ кислородом воздуха.

Основными источниками загрязнения внешней воздушной среды являются:

промышленные предприятия, в первую очередь химические, нефтехимические и металлургические заводы;

теплогенерирующие установки (тепловые электростанции, отопительные и производственные котельные);

транспорт, в первую очередь автомобильный.

На выбросы энергетических объектов приходится около 60, транспорт 20 … 25, промышленность 15 … 20 %.

Источники загрязнения воздушного бассейна подразделяются на источники выделения и источники выбросов вредных веществ в атмосферу. Источником выделения вредных веществ называется технологический агрегат (установка, устройство, аппарат и т.п.), выделяющий в процессе эксплуатации вредные вещества; источником выбросов – устройство (труба, аэрационный фонарь, вентиляционная шахта и т.п.), посредством которого осуществляется выброс вредных веществ в атмосферу.

Промышленные производства и технологическое оборудование, являющиеся источниками загрязнения атмосферы, делятся на четыре группы:

имеющие условно чистые выбросы, в которых концентрация вредных веществ не превышает гигиенических норм;

имеющие неприятно пахнущие выбросы;

содержащие нетоксичные вещества;

имеющие выбросы, содержащие канцерогенные, токсичные или ядовитые вещества.

Источники загрязнения атмосферы бывают точечные (труба, автомобиль и т.п.), линейные (газопроводы) и поверхностные.

На предприятиях имеют место организованные (через трубы, вентиляционные шахты и т.п.) и неорганизованные выбросы (через фонари и проёмы в цехах, от мест погрузки и разгрузки транспорта, из-за утечек в коммуникациях, с открытых складов и т.п.). Неорганизованные выбросы составляют от 10 до 26 % общего количества выбросов в атмосферу.

В общем балансе загрязнения атмосферы антропогенными источниками транспортные средства являются одним из основных источников загрязнения. В отработанных газах автомобилей присутствуют оксиды углерода, диоксид серы, оксиды азота, сажа, соединения свинца, бенз(а)пирен и другие вещества. Токсичными газами автомобилей, кроме выхлопных газов, являются также картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. В целом в выбросах транспортно-энергетических установок содержится 1200 химических компонентов. Пробег в 1000 км для каждого легкового автомобиля сопровождается потреблением значительного количества кислорода и выбросом из выхлопной трубы до 40 кг веществ, загрязняющих атмосферу. Только за один час автомобили мира выбрасывают в атмосферу 600 тыс. т оксидов углерода.

(Методика определения выбросов автотранспорта для проведения сводных расчётов загрязнения атмосферы городов. 1999 г.)

Основными газовыми (газообразными) загрязнителями атмосферного воздуха являются следующие вещества:

Оксид углерода (угарный газ СО) – бесцветный газ, без запаха. Высокотоксичное вещество. Плотность по отношению к воздуху 0,967. Образуется в результате неполного сгорания углерода (сгорание углерода в условиях недостатка кислорода). Выделение СО происходит в литейных, термических, кузнечных цехах, в котельных, особенно работающих на угольном топливе; СО содержится в выхлопных газах автомашин, тракторов и т.д.

Сероводород (H₂S) – бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Температура кипения 60,9 ⁰С, плотность по отношению к воздуху 1,19. горит синим пламенем с образованием воды и диоксида серы. Встречается при переработке, получении или применении сернистого бария, сернистого натрия, сурьмы, в кожевенной промышленности, в свёклосахарном производстве, на фабриках искусственного шёлка, при добыче нефти и её переработке и других производствах. Обладает высокой токсичностью.

Диоксид серы (сернистый газ SO₂) – бесцветный газ с острым запахом. Плотность по отношению к воздуху 2,213. Встречается при сжигании топлива, содержащего серу, в котельных, кузницах, литейном производстве, при производстве серной кислоты, на медеплавильных заводах, в кожевенном производстве и ряде других. Весьма распространённое вредное вещество.

Оксиды азота являются смесью соединений азота при их различном соотношении. Распространённые вредные вещества, выделяются при производстве азотной кислоты, удобрений, при взрывных работах и др.

Газообразные загрязнители атмосферного воздуха (вредные газы и пары) по существу представляют собой газовые растворы (смеси газов). Наиболее важной характеристикой раствора является его состав. Он отражает качественную (из каких компонентов раствор состоит) и количественную (концентрации компонентов) стороны раствора.

Содержание компонентов смеси выражают в долях, объёмных, молярных и массовых процентах, а также в относительных мольных или массовых концентрациях.

Дата добавления: 2014-01-04