Химические загрязнения воздушной среды биогенного и антропогенного характера, источники загрязнения
Химические загрязнение – это внесение в экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов. По данным ВОЗ, в настоящее время используется до 500 тыс. химических соединений, из них около 40 тыс. очень вредные, а 12 тыс. – токсичные.
По происхождению загрязнения бывают природного, биогенного и антропогенного характера. Природные загрязнения могут происходить из-за природных явлений – извержение вулкана, пылевые бури, лесные пожары, выветривание горных пород, разложение организмов.
Антропогенные загрязнения возникают в результате человеческой деятельности (промышленной, автотранспорта.).
Загрязнения биогенного происхождения могут быть как природного происхождения – поступление в воздух пыльцы растений при весеннем цветении, выделений насекомых (выделения тараканов, клещей) или животных (птичий пух в воздухе от голубей и их помет), так и антропогенного – загрязнения разлагающимся навозом на птицефабриках или свинофермах.
По составу химические загрязнения атмосферного воздуха бывают трех видов: 1) твердые (пыль), 2) жидкие (пары) и 3) газообразные (металлы и их оксиды). Твердые и жидкие загрязнения могут присутствовать непосредственно и в виде аэрозолей. Твердые загрязнения – пыль, пыльца, пух, зола, сажа. Пыль поступает с почвы – этому способствует транспорт, промышленные предприятия и ТЭЦ. Радиоактивная пыль поступает при авариях на АЭС, при испытаниях или применении атомного оружия или снарядов с радиоактивными наполнителями.
|
|
|
Твердые загрязнения (пыль) по происхождению можно разделить на несколько категорий:
· Почвенная пыль. Поднимается в воздухе поверхности почвы в результате перемещения воздушных масс. Этому особенно способствует движение транспортных средств.
· Космическая пыль. На землю из космоса оседает некоторое количество твердых частиц, не имеющих практического значения.
· Морская пыль. Образуется в результате высыхания брызг соленой воды при волнении моря. Также не имеет практического значения.
· Твердые выбросы в атмосферу из энергетических установок (промышленных предприятий и отопительных систем).
Иногда в отдельную категорию выделяют радиоактивную пыль, попадающую в воздух в результате аварийных ситуаций на предприятиях, использующих радионуклиды. Наибольшее практическое значение имеют пылевые загрязнения, выбрасываемые в воздух энергетическими системами, поскольку количество последних постоянно возрастает. При этом роль промышленных предприятий и домовых отопительных систем может меняться в зависимости от местных условий. В некоторых местах ведущую роль играют промышленные предприятия, в других — домовые отопительные системы. Но в целом промышленные предприятия являются в этом отношении ведущими. По данным, полученным из многих стран, отмечено, что с развитием промышленности количество загрязнений, поступающих в воздух, пропорционально увеличивается.
|
|
|
Особенно много твердых загрязнений поступает в воздух при сжигании твердого топлива (угля). При этом в воздух выбрасываются: 1) зола, 2) недожог, 3) сажа. Зола представляет собой негорючие примеси к углю, содержание которых в нем может варьировать от 6-12 % (высокосортные угли) до 30-35 % (низкосортные). Недожог представляет собой несгоревшие частицы угля, количество которых зависит от степени аэрации энергетической установки. Это продукт неполного сгорания угля. Она является наиболее патогенным компонентом из твердых выбросов, так как содержит смолистые вещества, среди которых имеют место и канцерогенные смолы (3,4-бензпирен, 1,2,5,6-дибензантрацен, метил-холантрен и др.).
Зола является самым существенным компонентом выбросов энергетических установок.
Существует два способа сжигания угля: послойный и пылевидный. При первом способе уголь набрасывают в топку слоями, при втором — предварительно измельчают и вводят в топку в виде пыли. При этом коэффициент полезного действия значительно возрастает.
|
|
|
При пылевидном сжигании топлива, являющимся наиболее эффективным, в воздух (через трубу) выбрасывается около 80% образующейся золы.
Жидкие загрязнения: загрязнения образуются в воздухе главным образом за счет взаимодействия газообразных загрязнений с атмосферной влагой. В результате, например, из сернистого газа, выбрасываемого в воздух энергетическими системами, образуются кислоты, содержащие серу, и т. д., которые затем выпадают из атмосферы в виде так называемых кислотных дождей.
Газообразные загрязнения: Источниками газообразных загрязнений воздуха являются в основном промышленные предприятия и отопительные системы, в которых сгорает уголь, однако в качестве источников газообразных загрязнений следует назвать также транспорт, использующий двигатели внутреннего сгорания. Уголь содержит в себе в качестве постоянной примеси серу, которая при сгорании угля окисляется до сернистого газа. Этот газ является основным компонентом газообразных загрязнений, выбрасываемых в воздух энергетическими установками.
|
|
|
Каждая крупная ТЭЦ дополнительно к пыли выбрасывает в сутки около 300 тонн сернистого газа, а также окись углерода, двуокись углерода, окислы азота и др. Кроме того, многие промышленные предприятия выбрасывают в воздух значительное количество специфических газообразных примесей. В частности, химические предприятия выбрасывают в воздух огромное количество разнообразных токсических компонентов.
Автомобильный транспорт, широко распространенный в современных городах, является основным источником загрязнения воздуха окисью углерода. Кроме этого, транспорт выбрасывает в воздух разнообразные окислы азота, двуокись углерода, недосгоревшие углеводороды, озон и др. газы. Дизельные двигатели выбрасывают в воздух также сажу, а двигатели, использующие в качестве топлива этилированный бензин, — значительное количество свинца. Каждый работающий двигатель легкового автомобиля обычно выбрасывает в воздух около 3 м3 чистой окиси углерода в час, а грузовые — вдвое больше. Число автомобильного транспорта постоянно растет, и в настоящее время количество автомобилей в мире сопоставимо с количеством населения.
В результате этого в воздухе крупных городов с интенсивным автомобильным движением концентрация окиси углерода значительно превышает предельно допустимые нормы.
Воздушная среда в городах загрязняется:
1) автотранспортом – с выхлопами которых выбрасываются углекислый газ, окись углерода (угарный газ), окислы азота, сернистый ангидрид; сажа, аэрозоль свинца и еще 280 вредных соединений. Под влиянием УФЛ солнечного света в жаркий период эти выделения преобразуются в более вредные вещества – фотооксиданты: озон и органические перекиси, которые обладают токсическим и раздражающим действием, снижают видимость, в результате сильного окислительного действия повреждают растительность – листья желтеют и осыпаются, деревья усыхают.
2) Теплоэнергетическими предприятиями, работающими ТЭЦ на мазуте и угле, выделяющими диоксиды серы;
3) металлургическими заводами, выделяющими дым и пыль, в составе которой входят примеси, присущие данному предприятию – железо, алюминий, никель и т.д.;
4) нефтеперерабатывающими заводами, вокруг которых в воздухе много углеводов и сероводорода, вызывающих снижение иммунитета и воспаление легких.
5) Предприятиями сельского хозяйства.
Наиболее распространенные газообразные загрязняющие вещества:
1. Диоксид азота. Источники: металлургические производства, выхлопные газы автотранспорта, тепловые электростанции и различные отопительные установки. Влияние на здоровье: обладает раздражающим действием на слизистые оболочки и органы дыхания. Длительное воздействие повышенных концентраций диоксида азота вызывает широкий спектр ответных реакций организма, в первую очередь, со стороны респираторной системы, особенно у восприимчивой части населения (астматики).
2. Диоксид серы. Источники: сжигание топлива на ТЭС, в котельных, печах, с выбросами металлургических, горнодобывающих и других производств, дизельных двигателей. Влияние: обладает выраженным раздражающим действием, сочетающимся с резким неприятным запахом. Поражает, в первую очередь, органы дыхания, глаза, ЦНС, кожу, угнетает окислительные процессы.
3. Оксид углерода. Влияние: действие высоких концентраций приводит к острому отравлению, при хроническом воздействии наблюдается увеличение содержание в крови карбоксигемоглобина, изменение психомоторных реакций у детей.
4. Канцерогенные углеводороды – полициклические ароматические углеводороды, например, 3,4-бенз(а)пирен. Они поступают в воздух с выхлопами двигателей внутреннего сгорания, выбросами предприятий нефте-и коксохимической промышленности, использующих в качестве источника топлива нефть и каменный уголь.
Влияние на здоровье химических загрязнений воздуха может быть острым и хроническим. Острое отравление возникает на предприятиях при авариях, а также на местности при формировании токсических туманов (смогов), когда в безветрие на протяжении 3-5 суток в черте города накапливаются выбросы по лондонскому (зимний тип) или лос-анжелесскому (летом) типам. Особую опасность смог представляет для детей, пожилых и больных людей. Вследствие катастрофического лондонского смога 1952 г. в течение двух недель погибло 4000 человек. Метеорологическая предпосылка для зимнего смога – безветренная тихая пасмурная холодная погода. При этом слой более теплого воздуха расположен над приземным слоем холодного воздуха, движение воздуха вблизи поверхности земли почти отсутствует. Горизонтальный и вертикальный обмен воздуха затруднен. Загрязняющие вещества, которые обычно распределяются через высокие дымовые трубы в высоких слоях воздуха и переносятся на большие расстояния, в данном случае скапливаются в приземном слое.
Летний смог называют фотохимическим. При наличии в атмосферном воздухе оксидов азота и углеводородов и интенсивной солнечной радиации образуются фотооксиданты. Они вызывают сильное раздражение слизистых оболочек верхних дыхательных путей (слезотечение, конъюнктивиты, бронхиты). При смогах увеличивается смертность хронических больных легочными и СС-заболеваниями. В период цветения растений увеличивается число больных острыми аллергическими заболеваниями. Хроническому действию подвергаются рабочие промпредприятий и жители территорий, прилегающих к заводам и автомагистралям. Во всех случаях нарушается иммунитет, обостряются воспалительные заболевания, причина которых редко устанавливается.
Пыль и дым котельных и ТЭЦ вызывают гнойничковые заболевания кожи, тонзиллиты, аллергические заболевания, кашель, хронические бронхиты, рак легких. Сажа вызывает рак кожи и желудочно-кишечного тракта. Почти все газы обуславливают снижение иммунитета, аллергизацию организма, воспалительные процессы в глотке и легких. Но каждый газ имеет и свои особенные повреждающие действия. Окись углерода - угарный газ образует карбоксигемоглобин, нарушая транспорт кислорода к тканям. Сернистый ангидрид вызывает болезни глаз, частые ОРЗ, снижает развитие детей. Сероводород раздражает верхние дыхательные пути и глаза, угнетает дыхание, вызывает риниты, стоматиты, анемию, нагноение кожи. Закись азота вызывает отек легких, расширяет сосуды, снижает АД, вызывает метгемоглобинемию. Двуокись азота изменяет обмен веществ, уменьшает белок крови, ускоряет свертываемость крови, приводит к инфарктам и инсультам. Свинец от сгоревшего бензина воздействует на выделительную систему, скелет, нервную систему. Бензпирен, имеющий запах несгоревшего бензина (от нефтеперерабатывающих заводов и автомобилей), вызывает рак.
Принципы защиты воздушной среды от загрязнений
Принципы защиты воздушной среды включают в себя следующие мероприятия: законодательные, технологические, санитарно-технические, архитектурно-планировочные и организационные.
Законодательные мероприятия включают международные и государственные. Согласно Киотскому соглашению все государства, его подписавшие, обязуются соблюдать квоту по выбросам углекислого газа.
В настоящее время при решении вопросов охраны атмосферного воздуха руководствуется Конституцией РФ, Федеральными законами «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населении» (№ 52-ФЗ 1999 г.) и «Об охране атмосферного воздуха» (№96 ФЗ 1999г., с изменениями 2010 г.). Мероприятия, направленные на предотвращение неблагоприятного воздействия загрязнения атмосферного воздуха на здоровье, регламентируются СанПиН 2.1.6.1032-06 «Гигиенические требования к обеспечению качества атмосферного воздуха населенных мест» (2001).
Вводится контроль за загрязнением воздуха в соответствии с гигиеническими нормативами – ПДК: максимально разовые и среднесуточные и ОБУВ. При определении ПДК соблюдаются следующие принципы:
- допустимой признается только такая концентрация химического вещества в атмосферном воздухе, которая не оказывает на человека прямого или косвенного вредного воздействия, не влияет на его самочувствие и работоспособность.
- воздействие химического фактора на население, в том числе на детей, пожилых и ослабленных лиц может продолжаться длительно (круглосуточно).
- норматив должен быть установлен ниже порога острого и хронического воздействия на человека, животных и растительность; ниже порога запаха и раздражающего действия на слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, значительно ниже ПДК для воздуха производственных помещений.
Различают рефлекторное, резорбтивное и рефлекторно-резорбтивное действие веществ. Под рефлекторным понимается реакция рецепторов верхних дыхательных путей – ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек. В эксперименте изучаются пороговые концентрации рефлекторного действия – порог запаха и порог раздражающего действия. В результате статистической обработки полученных результатов устанавливается пороговая величина. Эти материалы используют для обоснования максимальной разовой ПДК (время усреднения пробы воздуха 20-30 мин.).
Под резорбтивном действием понимают возможность развития общетоксических, гонадотоксических, эмбриотоксических, мутагенных, канцерогенных и других эффектов, возникновение которых зависит не только концентрации вещества в воздухе, но и от длительности воздействия. В целях предупреждения устанавливается среднесуточная ПДК (время усреднения пробы 24 часа). Ее контроль осуществляется либо путем непрерывной круглосуточной регистрации воздействующих концентраций, либо на основе вычисления среднеарифметических значений разовых концентраций.
Контроль за уровнем загрязнения атмосферного воздуха проводит Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) на стационарных постах. Кроме стационарных постов контроля гидрометслужбы в городах могут находиться посты контроля центров госсанэпиднадзора, муниципальных природоохранных служб и промышленно-санитарных лабораторий. Как считают эксперты ВОЗ, эти системы контроля атмосферного воздуха весьма несовершенны, процедуры обеспечения качества и контроля недостаточны, не ведется контроль за мелкодисперсными взвешенными частицами, станции мониторинга не всегда расположены правильно и соответственно его результаты неадекватны для описания воздействия на население.
Степень опасности загрязнения атмосферного воздуха оценивается по 2-м основным классам веществ: канцерогенным и неканцерогенным. Канцерогенные вещества способны вызвать злокачественные новообразования, ряд веществ влияет на наследственность, индуцируя генетические эффекты – увеличение частоты ряда генетически обусловленных заболеваний. Неканцерогенные вещества вызывают широкий спектр нарушений здоровья, которые можно рассматривать как разные формы проявлений токсических эффектов, регистрируемых на молекулярном, клеточном, тканевом, организменном или популяционном уровнях. Последние эффекты наблюдаются в виде повышенной заболеваемости и/или смертности. В первую очередь, это – увеличение хронических заболеваний органов дыхания, сердечно-сосудистой системы.
На предприятиях проводятся технологические мероприятия: по созданию более безопасных технологий, замене горения на электричество, герметизации процессов, предварительной очистке сырья и т д.
Обязательно проведение санитарно-технических мероприятий – установка очищающих аппаратов: пылеосадочных камер – циклонов (воздух завихряется, пыль выпадает в центре), жалюзийных пылеуловителей, аппаратов фильтрации, тканевых или электростатических фильтров (эффективность – 99,9%), аппаратов мокрой очистки через слой гравия – скруберов (эффективность 90%).
Архитектурно-планировочные мероприятия:
Планировочные мероприятия включают в себя борьбу с почвенной пылью (благоустройство дорог, озеленение, обводнение), правильную планировку городов (с учетом "розы ветров"), соблюдение санитарно-защитных зон. В зависимости от количества и степени вредности выбросов в атмосферу все предприятия разделяют на 5 классов. В соответствии с этим существует 5 санитарно-защитных зон:
1) -1000м
2) -500м
3) -300м
4) - 100м
5) - 50 м
1) зонирование территорий - промышленная зона специально отделяется от жилой разрывом не менее 500 м, который называется санитарно-защитной зоной, и 2) располагается с наветренной стороны по розе ветров, 3) застройка жилых кварталов отдельно расположенными домами – рядами или отдельными зданиями или с двух противоположных сторон квартала – для лучшего проветривания. При создании санитарно-защитных зон используется самоочищение атмосферы с помощью разбавления свежим воздухом при проветривании, окисления кислородом; поглощения осадками – дождем, снегом; действия разрядов молнии, солнечных лучей и растительности. Поэтому в благоустройстве городов важно озеленение: зеленые насаждения очищают воздух, снижают его загазованность, обогащают кислородом и фитонцидами, уменьшают силу ветра, ослабляют жару, загрязнения и шум; способствуют полноценному отдыху жителей, улучшают настроение и повышают жизненный тонус. Не рекомендуется высаживать хвойные деревья, быстро засыхающие от загрязнений. Лучшие газоустойчивые деревья – лиственные: тополь, ясень, береза, осина и кустарники.
Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 344; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!