Последствия загрязнения и нарушения газового баланса атмосферы

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Лекция на тему: «Охрана атмосферно воздуха»

Выполняем к 23.10 После лекции вопросы, отвечаем на них письменно в тетрадь и отсылаем на эл почту .

1. Общие представления об атмосфере.

2. Баланс газов в атмосфере.

3. Естественные и искусственные загрязнения атмосферы

4 Состояние атмосферы крупных городов и промышленных центров.

5 Последствия загрязнения и нарушения газового баланса атмосферы.

6 Влияние загрязнений и изменения газового баланса атмосферы на климат.

7. Оценка негативного влияния загрязнения атмосферы.

8. Меры по охране атмосферного воздуха.

1. Общие представления об атмосфере

Атмосфера (от греч. atmoc - пар и сфера - шар) - газовая (воздушная) оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Жизнь на Земле возможна, пока существует атмосфера. Все живые организмы используют воздух атмосферы для дыхания, атмосфера защищает от вредного воздействия космических лучей и губительной для живых организмов температуры, холодного «дыхания» космоса.
Атмосферный воздух - это смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли. Воздух не имеет запаха, прозрачен, его плотность 1,2928 г/л, растворимость в воде 29,18 см2/л, в жидком состоянии приобретает голубоватую окраску. Жизнь людей невозможна без воздуха, без воды и пищи, но если без пищи человек может прожить несколько недель, без воды - несколько дней, то смерть от удушья наступает через 4-5 мин.
Основными составными частями атмосферы являются: азот, кислород, аргон и углекислый газ. Кроме аргона в малых концентрациях содержатся другие инертные газы. В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды (примерно 3-4%) и твердые частицы - пыль.
Атмосфера Земли подразделяется на нижнюю (до 100 км) - гомосферу с однородным составом приземного воздуха и верхнюю гетеросферу с неоднородным химическим составом. Одним из важных свойств атмосферы является наличие кислорода. В первичной атмосфере Земли кислород отсутствовал. Появление и накопление его связано с распространением зеленых растений и процессом фотосинтеза. В результате химического взаимодействия веществ с кислородом живые организмы получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности.
Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом, при этом Земля получает космическую пыль и метеориты и теряет самые легкие газы - водород и гелий. Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая определяет тепловой режим поверхности планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов. Обширная разреженная верхняя часть атмосферы состоит преимущественно из ионов.
Физические свойства и состояние атмосферы меняются во времени: в течение суток, сезонов, лет - и в пространстве в зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности, удаленности от океана.

Баланс газов в атмосфере

Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха в тропосфере. Баланс газов в атмосфере поддерживается за счет постоянно идущих процессов использования их живыми организмами и поступления газов в атмосферу. Азот выделяется при мощных геологических процессах (извержениях вулканов, землетрясениях), при разложении органических соединений. Изъятие азота из воздуха происходит за счет деятельности клубеньковых бактерий.
Однако в последние годы происходит изменение баланса азота в атмосфере за счет хозяйственной деятельности людей. Заметно увеличилось связывание азота при производстве азотных удобрений. Предполагают, что объем промышленной фиксации азота в ближайшее время значительно возрастет и превысит его поступление в атмосферу. Согласно прогнозам производство азотных удобрений удваивается каждые 6 лет. Это обеспечивает растущие потребности сельского хозяйства в азотных удобрениях. Однако нерешенным остается вопрос компенсации изъятия азота из атмосферного воздуха. В то же время из-за огромного общего количества азота в атмосфере эта проблема не столь серьезна, как баланс кислорода и диоксида углерода. Около 3,5-4 млрд лет назад содержание кислорода в атмосфере было в 1000 раз меньше, чем сейчас, так как не было основных продуцентов кислорода - зеленых растений. Современное соотношение кислорода и диоксида углерода поддерживается жизнедеятельностью живых организмов. В результате фотосинтеза зеленые растения потребляют диоксид углерода и выделяют кислород. Он используется для дыхания всеми живыми организмами. Естественные процессы потребления CО2 и 02 и их поступление в атмосферу хорошо сбалансированы.
С развитием промышленности и транспорта кислород используется на процессы горения все в возрастающих размерах. Например, за один трансатлантический рейс реактивный самолет сжигает 35 т кислорода. Легковой автомобиль за 1,5 тыс. км пробега расходует суточную норму кислорода одного человека (в среднем человек потребляет в сутки 500 л кислорода, пропуская через легкие 12 т воздуха). По подсчетам специалистов, на сгорание разнообразных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, саванн, степей и увеличения пустынных территорий, роста городов, транспортных магистралей. Сокращается число продуцентов кислорода среди водных растений из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов. Полагают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере сократится на треть по сравнению с современным его содержанием.
Использование запасов кислорода увеличивается одновременно с эквивалентным ростом выделения диоксида углерода в атмосферу. По данным ООН, за последние 100 лет количество CО2 в атмосфере Земли увеличилось на 10-15%. Если намеченная тенденция сохранится, то в третьем тысячелетии количество С02 в атмосфере может возрасти на 25%, т.е. с 0,0324 до 0,04% объема сухого атмосферного воздуха. Некоторое увеличение диоксида углерода в атмосфере сказывается положительно на продуктивности сельскохозяйственных растений. Так, при насыщении воздуха теплиц углекислым газом урожайность овощей повышается за счет интенсификации процесса фотосинтеза. Однако с увеличением CО2 в атмосфере возникают сложные глобальные проблемы, которые будут рассмотрены ниже.
Атмосфера является одним из основных метеорологических и климатообразующих факторов. Климатообразующая система включает в себя атмосферу, океан, поверхность суши, криосферу и биосферу. Подвижность и инерционные характеристики этих составляющих различны, они имеют разное время реакции на внешние возмущения в смежных системах. Так, для атмосферы и поверхности суши время ответной реакции составляет несколько недель или месяцев. С атмосферой связаны циркуляционные процессы переноса влаги и тепла, циклоническая деятельность.

Естественные и искусственные загрязнения атмосферы

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественными и искусственными. Естественные источники загрязнения атмосферы - извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ. К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.
Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такие грозные явления природы, как извержения вулканов и пыльные бури. Обычно они имеют катастрофический характер. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. Так, в результате извержения вулкана Кракатау в 1883 г. в атмосферу было выброшено около 150 млрд т пыли и пепла. Мелкие пылевые частицы держались в верхних слоях атмосферы в течение нескольких лет.
При извержениях вулкана Катмай на Аляске в 1912г. было выброшено в воздух около 20 млрд т пыли, которая долго держалась в атмосфере. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 г. сопровождалось выбросами в атмосферный воздух диоксида серы. Его количество составило более 20 млн т. При извержении вулканов происходит тепловое загрязнение атмосферы, так как в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Температура их, в том числе паров и газов, такова, что они сжигают все на своем пути.
Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. В России наиболее опасны лесные пожары в Сибири, на Дальнем Востоке, на Урале, в Республике Коми. В среднем за год площадь, пройденная пожарами, составляет около 700 тыс. га. В засушливые годы, например, в 1915 г. она достигла 1-1,5 млн га. Дым от лесных пожаров распространяется на огромные площади - около 6 млн км2. Памятным для жителей Подмосковья остается лето 1972 г., когда воздух в течение всего лета был сизым от дыма пожаров, видимость на дорогах не превышала 20-30 м. Горели лес и торфяники. Прямой ущерб от лесных пожаров в среднем составляет 200-250 млн долл. В среднем за год сгорает и повреждается на корню до 20-25 млн м3 древесины.
Пыльные бури возникают в связи с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Сильные ветры - смерчи и ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, но они не держатся долго в воздухе. При сильных бурях в атмосферный воздух поднимается до 50 млн т пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи; провоцируют их интенсивная распашка, выпас скота, сведение лесов и кустарников. Наиболее часты пыльные бури в степных, полупустынных и пустынных районах. В России катастрофические пыльные бури наблюдались в 1928-м, 1960-м, 1969-м, 1989гг.
Катастрофические явления, связанные с извержением вулканов, лесными пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. В целом эти явления имеют заметный, но локальный эффект в отношении загрязнения атмосферы. И совсем незначительный местный характер носит загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выветриванием и разложением органических веществ.
Искусственные источники загрязнения наиболее опасны для атмосферы. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхождения подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90% от общей массы выбрасываемых в атмосферу загрязняющих веществ.
Проблема загрязнения воздуха не нова. Более двух столетий серьезные опасения вызывает загрязнение воздуха в крупных промышленных центрах многих европейских стран. Однако длительное время эти загрязнения имели локальный характер. Дым и копоть загрязняли сравнительно небольшие участки атмосферы и легко разбавлялись массой чистого воздуха в то время, когда заводов и фабрик было немного. Быстрый рост промышленности и транспорта вXX в. привел к тому, что такое количество выброшенных в воздух веществ не может больше рассеиваться. Их концентрация увеличивается, что влечет за собой опасные и даже фатальные последствия для биосферы.
Загрязнение атмосферного воздуха в промышленных городах и городских агломерациях значительно выше, чем на прилегающих территориях. Так, по данным американских ученых, концентрация различных веществ в городах следующим образом относится к средним (фоновым) показателям этих веществ в тропосфере (в частях на млн частей): SО2 - 0,3/0,0002-0,0004; N02 - 0,05/0,001-0,003; О3 - во время смогов - до 0,5/0,01 -0,03; СО - 4/0,1 ; NН3 - 2/1 -1,5; пыль (в мкг/м3) - 100/1-30.
В 1970 г в городах США было выброшено в воздух (в млн т): пыли - 26,2; SOх - 34,1; NOх - 22,8; CO - 149; НС - 34,9. На 1 км2 в Нью-Йорке ежемесячно выпадает 17 т сажи, в Токио - 34 т.
Особое место среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность. Она поставляет диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), оксиды азота (N0, N02), углеводороды (СxНy), галогены (F2, Cl2) и др. Для химической промышленности характерна высокая концентрация предприятий, что создает повышенное загрязнение окружающей среды. Вещества, выделяемые в атмосферу, могут вступать в химические реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Вместе с туманом и некоторыми другими природными явлениями в местах повышенной концентрации химических веществ возникает фотохимический смог. Часто при этом концентрации озона во много раз превосходят его нормальный уровень в воздухе у поверхности Земли, что опасно для жизни растений, животных и человека.
С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. В СИТА на долю автотранспорта приходится 60% в общем загрязнении атмосферы. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Поступление свинца и его соединений в воздух связано с тем, что к дизельному топливу и бензину для снижения детонации и повышения КПД двигателей внутреннего сгорания добавляют тетраэтилсвинец (ТЭС - Рb(С2Н5)4). В результате при сгорании 1 л такого бензина в воздух попадает 200-400 мг свинца. С начала 30-х гг., когда в топливо автотранспорта стали добавлять ТЭС, авиационные, автомобильные, судовые и тепловозные двигатели стали выбрасывать свинец во все возрастающем количестве. На 70-80% он состоит из частиц менее 1 мкм. Известно, что городской воздух содержит свинца в 20 раз больше, чем деревенский, и в 2000 раз больше, чем морской.
Повышение концентрации ионов свинца в крови человека до 0,80 част/млн вызывает тяжелое свинцовое отравление: анемию, головную и мышечную боль, потерю сознания. Средний уровень свинца в крови американцев - 0,25, у работников бензозаправочных станций - до 0,34-0,40. Наиболее высокая концентрация свинца (0,40-0,60 част/млн) оказывается в крови детей, играющих на мостовой в городских кварталах, так как выхлопные газы тяжелее воздуха и скапливаются в его приземном слое, которым дышат дети Высокая концентрация выхлопных газов вблизи транспортных магистралей отрицательно сказывается на растениях, вызывая пожелтение листьев и ранний листопад, а в конечном итоге их гибель.
Серьезные последствия имеет загрязнение воздуха хлорфторметанами, или фреонами. С широким использованием фреонов в холодильных установках, в производстве аэрозольных баллонов связано их появление на больших высотах, в стратосфере и мезосфере. Высказываются опасения относительно возможного взаимодействия озона с галогенами, которые выделяются из фреонов под действием ультрафиолетового излучения. По данным специалистов, уменьшение слоя озонового экрана только на 7-12% 10-кратно увеличит (в умеренных широтах) интенсивность ультрафиолетового излучения с длиной волны 297 нм, а в связи с этим в несколько раз возрастает число людей, заболевших раком кожи. Уменьшению слоя озонового экрана способствуют газы, выделяемые турбореактивными самолетами, полеты ракет, разнообразные эксперименты, проводимые в атмосфере: вынос в стратосферу медных опилок, иголок, кристаллов NaCl и др..
В атмосферу Земли ежегодно выбрасывается в среднем более 400 млн т главных поллютантов (загрязнителей): диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода и твердых частиц. «Вклад» промышленно развитых стран в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: по диоксиду серы - 12% (Россия), 21% (США); по оксидам азота - 6% (Россия), 20% (США); по оксиду углерода - 10% (Россия), 70% (США)
Промышленность России выбрасывает в атмосферу в среднем 19,5 млн т загрязняющих веществ за год. По степени токсичности выбросов в атмосферу отрасли промышленности можно расположить следующим образом: цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, черная металлургия, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная.
На одного жителя России приходится около 342 кг выбросов в атмосферу в год. В 84 городах России загрязнение воздуха более чем в 10 раз превышает ПДК. Из 148 млн россиян 109 млн проживают в неблагоприятных экологических условиях с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха, в том числе 60 млн человек при постоянном превышении ПДК токсичных веществ в воздухе. В связи с этим возрастает число людей, особенно детей, страдающих от респираторных заболеваний, от болезней органов кровообращения, аллергии, бронхиальной астмы и др.
Увеличение количества диоксида серы в воздухе губительно для лесных массивов; площадь поврежденных лесов с годами возрастает: 1000 га (1860), 150 тыс. га (1906), 50 млн га (1994). Один из наиболее опасных источников загрязнения атмосферы представляет собой автомобильный транспорт. В 1900 г. в мире было 11 тыс. автомобилей, в 1950 г. - 48 млн, в 1970 г. - 181 млн, в 1982 г. - 330 млн, в настоящее время - около 500 млн автомобилей. Они сжигают сотни миллионов тонн невозобновимых запасов нефтепродуктов. В частности, только в Западной Европе автомобили (с двигателем внутреннего сгорания) потребляют около 45% всей расходуемой нефти. Подсчитано, что один автомобиль за год выбрасывает в атмосферу 600-800 кг оксида углерода, около 200 кг несгоревших углеводородов и около 40 кг оксидов азота. В отработанных газах автомобилей содержится около 280 вредных компонентов, некоторые из них обладают канцерогенными свойствами. Автомобильный транспорт становится одним из основных источников загрязнения окружающей среды. В ряде зарубежных стран (Франция, США, Германия) автомобильный транспорт дает более 50-60% всего загрязнения атмосферы.
В России количество выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от транспорта составляет 16,5 млн т в год (около 47% от общего количества выбросов), в том числе от автотранспорта 13,5 млн т (около 82% от общего количества выбросов). В ряде регионов на долю транспорта приходится более половины выбросов: Приморский край - 55%, Тверская область - 63%; Пензенская область - 70%. В Ростовской области насчитывается 650 тыс. автомобилей, причем только в 1995 г. их количество увеличилось на 75 тыс. В атмосферу области в 1995 г. автотранспортом было выброшено 543 тыс. т вредных веществ (61% от общего объема выбросов). Структура выбросов автотранспорта в России: 84% - по СО, 83% - по оксидам азота, 73% - по углеводородам и т.д. практически не отличается от структуры выбросов автотранспорта других стран. В частности, в 1995 г. во Франции выбросы автотранспорта в атмосферу составили: 90% - по СО, 75% - по оксидам азота, 1/3 по летучим органическим соединениям и твердым частицам.
Особенно велик «вклад» автотранспорта в загрязнение воздушного бассейна крупных городов. Так, в Москве он составляет более 75% выбросов. В ряде городов доля выбросов автотранспорта на фоне снижения выбросов от промышленных предприятий еще выше: Батайск - 86%, Ростов-на-Дону - 88%, Азов 89%. Определяющая доля выбросов приходится на грузовые автомобили и легковые индивидуального пользования.
Радиоактивное загрязнение атмосферы. Радиоактивные вещества относятся к особо опасным для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб, различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; хранилища отходов атомных предприятий и установок; аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо. Естественные источники радиоактивного загрязнения в основном связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, гранодиориты, пегматиты).
Большую опасность для людей, растений и животных представляют испытания ядерного оружия, аварии и утечки на предприятиях, где используется ядерное топливо.
Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках из-за появления многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.
В настоящее время радиоактивное загрязнение атмосферного воздуха над территорией России определяется глобальным повышенным радиационным фоном, который был создан в результате проводившихся ранее ядерных испытаний, радиоактивным загрязнением после катастрофических аварий, случившихся в 1957 г. на военном производственном объединении (ПО) «Маяк» и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. В результате аварии на ПО «Маяк» произошла утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. В 1957 г. радиоактивный фон озера составлял 120 млн кюри, что в 24 раза больше, чем фон разрушенного реактора Чернобыльской АЭС. После аварии на ПО «Маяк» радиоактивными веществами была загрязнена площадь 23 тыс. км2. Загрязнение атмосферы также произошло в результате переноса ветром радиоактивной пыли с берегов и со дна озера, обнажившегося после засухи.
Различного рода утечки и неконтролируемые выбросы на предприятиях несколько изменяют радиологическую обстановку и носят обычно локальный характер.
Содержание радионуклидов в атмосферном воздухе над территорией России в 1992-1998 гг. практически не менялось, составляло: β 18,9-20,4 · 10-5 Бк/м3, цезий 0,05-0,11 · 10 5 Бк/м3, стронций 1,29-2,5∙10-7 Бк/м3 и т.д.
К зонам радиоактивного загрязнения отнесено 14 субъектов Российской Федерации: Белгородская, Брянская, Воронежская, Калужская, Курская, Ленинградская, Липецкая, Орловская, Пензенская, Рязанская, Тамбовская, Тульская, Ульяновская области, Республика Мордовия. Наибольшее загрязнение атмосферы происходит при взрывах термоядерных устройств. Образующиеся при этом изотопы становятся источником радиоактивного распада в течение длительного времени. Наиболее опасны изотопы стронция-90 (период полураспада 25 лет) и цезия-137 (период полураспада 33 года)
Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем. В миграции радиоактивных элементов большую роль играют цепи питания: из воды эти элементы поглощаются планктоном, который служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются хищными рыбами, рыбоядными птицами и зверями.
Радиоактивное излучение опасно для человека, вызывает у него лучевую болезнь с повреждением генетического аппарата клеток. Это ведет к появлению у людей злокачественных опухолей, наследственных заболеваний и уродств у потомства.
Состояние атмосферы крупных городов и промышленных центров
Особенно сильно загрязнена атмосфера разнообразными веществами антропогенного происхождения в промышленных и промышленно-городских агломерациях. Большая часть загрязнителей, выделяемых промышленностью и транспортом, концентрируется в приземном слое атмосферы до высоты в несколько сот метров над поверхностью Земли.
Промышленность загрязняет атмосферный воздух выбросами вредных газов и индустриальной пыли. Особенно много загрязняющих веществ поступает от тепловых электростанций, металлургических, химических, нефтеперерабатывающих, цементных и некоторых других заводов. При сжигании на этих предприятиях минерального топлива (угля, нефти, газа) в атмосферу поступает большое количество SO2, СО, С02, твердых частиц в виде дыма и сажи.
Химический состав выбросов зависит от вида топлива, способа его сжигания, применяемой технологии и т.п. Например, основные загрязнители воздуха, поставляемые тепловыми электростанциями, - продукты полного (СО3, SO2, зола) и неполного (СО, сажа, углеводороды) сгорания.
В доменном газе, выбрасываемом металлургическими предприятиями, содержится ядовитый оксид углерода, или угарный газ (СО). Дым алюминиевых заводов загрязняет атмосферу опасными соединениями фтора, зола каменных углей содержит радиоактивные вещества и т.д.
Объем всех выбросов в атмосферу может быть очень большим. Так, трубы тепловой электростанции компании «Электресите Франс», сжигающей 51 тыс. т угля в месяц, ежедневно выбрасывают в атмосферу 40-50 т золы и 33 т S02, способного при благоприятных метеорологических условиях превратиться в 50 т серной кислоты.
Автомобильный транспорт, как уже было сказано, один из главных источников загрязнения атмосферы в крупных городах: он поставляет в среднем 60% всех загрязнений городского воздуха. Автомобильные выхлопные газы представляют собой смесь примерно 200 веществ, среди которых много вредных. Это оксиды углерода, азота, некоторые углеводороды (пентен, гексен и др.), альдегиды (в том числе и сильнодействующий формальдегид), токсические соединения свинца, канцерогенные вещества (бензапирен). Большинство выхлопных газов тяжелее воздуха, поэтому они скапливаются в приземном слое воздуха.
Подсчитано, что при сжигании 1 т бензина образуется 60 кг оксида углерода. Тысяча автомобилей дает более 3 т СО в день, не считая других вредных веществ. Этот оксид опасен тем, что соединяется с гемоглобином крови в 200-300 раз быстрее, чем кислород, и образует более стойкое, чем с кислородом, соединение. В результате у людей возникают тяжелые отравления, даже со смертельным исходом.
Важнейшим загрязнителем городского воздуха является диоксид серы, который образуется при сгорании угля и некоторых видов нефти, содержащих серу. Во влажном воздухе SO2, как отмечалось, соединяется с водой и образует серную кислоту. Попадая на землю с дождем или удерживаясь в атмосфере с капельками тумана, она разъедает легкие человека и животных, металлы, краски, камни. Происходит преждевременный износ мостов, зданий, портятся скульптурные сооружения. Диоксид серы - один из наиболее опасных для растений загрязнителей атмосферы. Так называемые кислотные дожди губят растения, нарушают естественные процессы в наземных и водных экосистемах из-за повышения кислотности (pH).
Крупнейшие города мира страдают от смогов. Причины образования смога лондонского типа связаны с высокой концентрацией сернистого газа, пылевых частиц и туманом. Главным источником загрязнения воздуха служат продукты сжигания угля и мазута. Фотохимический смог (лос-анджелесский) возникает в результате фотохимических реакций, протекающих под действием коротковолновой (ультрафиолетовой) солнечной радиации на газовые выбросы. Обязательными условиями возникновения смога являются высокая концентрация оксидов азота, углеводородов, галогенов и других соединений, интенсивная солнечная радиация (солнечная погода) и безветрие. В процессе фотохимических реакций возникают новые, более ядовитые, чем сами выбросы, вещества. Основные компоненты фотохимического смога - фотооксиданты: озон, оксиды азота, нитриты, нитраты, углеводороды, фенолы и т.д. Эти вещества в небольших количествах всегда присутствуют в воздухе больших городов, но в фотохимическом смоге их концентрация намного превышает ПДК.
В декабре 1952 г. за 4 дня, в течение которых над Лондоном держался смог, погибло 4 тыс. человек, столько же, сколько во время эпидемии холеры в 1854 г. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма. Он становится вредным, когда сильно загрязнен ядовитыми примесями. В лондонском смоге такой токсической примесью был диоксид серы, концентрация которого достигала 5-10 мг/м3.
Лос-анджелесский смог может возникать при более низких концентрациях загрязнителей и более сухом, чем в Лондоне, воздухе (при влажности около 70%). Для него характерна желто-зеленая или синеватая дымка. Основная причина образования фотохимического смога - сильное загрязнение городского воздуха выбросами предприятий химической промышленности и транспорта иособенно выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе ежедневно скапливается свыше 4 млн автомобилей, выбрасывающих в воздух около 1 тыс. т оксидов азота в сутки.
В настоящее время смог представляет большую опасность для жителей многих городов. При фотохимическом смоге появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость. Погибают домашние животные. У людей этот смог вызывает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, появляются симптомы удушья, обостряются легочные и сердечно-сосудистые хронические заболевания. Смог оказывает вредное влияние на растения (многие из них погибают), способствует коррозии строительных материалов, появлению трещин на лакокрасочных покрытиях, резиновых и синтетических изделиях, портит одежду. Из-за плохой видимости нарушается работа транспорта, увеличивается число аварий.
Явно выраженный фотохимический смог в Лос-Анджелесе бывает более 60 дней в году. Фотохимическому смогу подвержены многие крупные города: Нью-Йорк, Чикаго, Бостон, Детройт, Токио, Милан. Резко возросла опасность возникновения фотохимического смога в крупных городах России в связи с быстрым ростом числа автомобилей.

Последствия загрязнения и нарушения газового баланса атмосферы

Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на организм человека, животных и растительность, наносит ущерб народному хозяйству, вызывает глубокие изменения в биосфере.

Влияние загрязненного воздуха на человека может быть как прямым, так и косвенным. Прямое влияние выражается в том, что загрязнители в виде газов и пыли попадают вместе с вдыхаемым воздухом в организм и оказывают на него непосредственное действие, вызывая отравления и различного рода заболевания. Среди соединений серы наиболее токсичен для человеческого организма ее диоксид (SО₂). При увеличении концентрации диоксида серы в окружающем воздухе повышается вероятность сердечно-сосудистых и легочных заболеваний. Бронхиальная астма - наиболее частое заболевание, связанное с повышенным содержанием в воздухе диоксида серы. В районах с его повышенной концентрацией установлена повышенная смертность от бронхитов.
Угарный газ (СО), соединяясь с гемоглобином крови, вызывает отравление организма, малые его концентрации способствуют отложению липидов на стенках кровеносных сосудов, ухудшая их проводимость. Оксиды азота (N0, N02) отрицательно влияют на эпителий органов дыхания, вызывают отеки. При длительном воздействии этих загрязнителей на человеческий организм нарушается функционирование центральной нервной системы. Отрицательно действуют на нервную систему и соединения свинца. Проникая через кожу и накапливаясь в крови, свинец снижает активность ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом. Это, в свою очередь, нарушает ход обменных процессов, необходимых для нормальной жизнедеятельности.
Перечень вредных веществ, появляющихся в атмосферном воздухе, которым мы дышим, и их негативное воздействие на здоровье людей можно было бы продолжить. Однако сказанного выше достаточно, чтобы понять, что антропогенное загрязнение атмосферы совсем не безобидно для человека. Это требует от каждого из нас гражданской ответственности по соблюдению правил, содействующих охране атмосферы.
К прямому влиянию на организм человека следует отнести воздействие воздуха, насыщенного пылью разнообразного происхождения - частицами горных пород, почвы, сажи, золы. Общее количество пыли, ежегодно поступающей в атмосферу, оценивается в 2 млрд т, из них антропогенные аэрозоли составляют 10-20%.

При длительном вдыхании запыленного воздуха у людей и домашних животных возникает болезнь, получившая название пыльная пневмония.
Загрязнение воздуха может оказывать вредное косвенное влияние. С увеличением запыленности атмосферы над крупными городами снижается прямая солнечная радиация, в их центрах солнечная суммарная радиация на 20-50% ниже, чем в пригородах. Существенно уменьшается поступление ультрафиолетовых лучей, поэтому в воздухе увеличивается количество болезнетворных бактерий. В запыленном воздухе резко возрастает число ядер конденсации воды. В результате туманных и облачных дней в крупных городах бывает в несколько раз больше, чем за их пределами.
Загрязненность атмосферы отрицательно сказывается на растительности городов и их окрестностей. Особенно большой вред растениям приносят присутствие в воздухе диоксида серы, фтора, хлора, их соединений, других окислителей, угарного газа и др. Промышленные газы воздействуют на ассимилирующий аппарат зеленых растений. Они разрушают цитоплазму и хлоропласты в клетках листьев, угнетают деятельность устьиц, в 1,5-2 раза снижая интенсивность транспирации, фотосинтеза, разрушают корневую систему. Особенно подвержены вредному воздействию загрязнителей атмосферы хвойные деревья: сосна, ель, пихта, кедр. Они первыми погибают от загрязнения атмосферы вблизи крупных промышленных районов.
Отрицательное влияние на растения оказывают выбросы предприятий цветной металлургии и по производству кислот. В окрестностях заводов, производящих серную кислоту и алюминий, гибнут сады и виноградники; вблизи цементных заводов гибнут плодовые деревья и кустарники; около свинцово-цинковых комбинатов гибнут посевы и т.д. Загрязнение воздуха сопровождается образованием устойчивых аномалий загрязнителей в воде, почвах, растениях. Параметры таких очагов загрязнения различны. В Канаде вокруг металлургического комплекса Садбери, в воздушных выбросах которого содержится диоксид серы, на площади 60 км² уничтожена вся растительность. Токсичные газопылевые выбросы промышленных предприятий центральной части Великобритании, Рурского бассейна и некоторых других районов Центральной Европы достигают Скандинавских стран. Кислотные дожди вызывают, особенно в южной части Норвегии, деградацию лесной растительности на обширных территориях, а в последнее время и гибель рыб во многих озерах. В нашей стране мощное угнетающее воздействие на растительность оказывает Норильский металлургический комбинат.
В окрестностях химических заводов исчезают многие виды животных, а концентрация ядовитых веществ в теле животного превышает их концентрацию в окружающем воздухе в десятки раз.

Дата добавления: 2020-11-27; просмотров: 686; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!