Характеристика вредности основных загрязняющих веществ.
Тема 1: Изменение состава атмосферы и последствия загрязнений
1. Изменение природного состава воздуха.
2. Сельское хозяйство – источник загрязнения атмосферы.
3. Загрязнения военной промышленности.
4. Загрязнения автотранспорта и промышленности.
5. Классификация промышленных источников загрязнения атмосферы.
6. Характеристика вредности основных загрязняющих веществ.
7. Классификация загрязнений.
8. Глобальные последствия загрязнения атмосферы.
9. Состояние атмосферы Оренбургской области.
1. Изменение природного состава воздуха. По характеру возникновения загрязнения могут быть естественными и антропогенными. Уровень загрязнения атмосферы примесями от естественных источников является фоновым и имеет малые отклонения от среднего уровня во времени. Антропогенные загрязнения отличаются многообразием видов примесей и многочисленностью источников их выброса и делятся на сельскохозяйственные, военные и промышленные.
В наибольшей степени на процессы жизнедеятельности на Земле влияет изменение кислородного баланса и повышение концентрации углекислого газа. Это ведет к двум прогнозируемым последствиям: нехватке кислорода и парниковому эффекту.
Нехватка кислорода обусловлена, с одной стороны, сокращением его поступления из природных источников, а с другой – неуклонным увеличением его потребления. Основными причинами сокращения поступления кислорода в атмосферу является интенсивное загрязнение поверхностных вод Мирового океана и уменьшение общей площади лесных массивов.
|
|
|
Увеличение потребления кислорода связано:
- с ростом населения земного шара;
- с широким внедрением технологических процессов, в которых окислительные реакции осуществляются за счет атмосферного кислорода.
2. Сельское хозяйство – источник загрязнения атмосферы.
. В сельских районах основными загрязнителями воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, энергетические и теплосиловые предприятия, пестициды, применяемые в сельском хозяйстве. В районе расположения помещений для содержания скота и птиц в атмосферу могут поступать и распространяться на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.
К источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся склады, в которых происходит протравливание семян пестицидами, и поля, на которые в том или ином виде вносятся пестициды и минеральные удобрения.
3. Загрязнения военной промышленности. Очень острую проблему для вооруженных сил РФ представляет загрязнение окружающей среды нефтепродуктами. Из-за утечки нефтепродукты попадают в поверхностные воды и в подземные горизонты, где образуются линзы, которые необходимо удалять. Остается высоким уровень загрязнения моря в пунктах базирования флота.
|
|
|
Опасными последствиями, растянутыми во времени и захватывающими большие территории чреваты аварии космических кораблей. Основными экологическими последствиями аварий в космосе являются: массовые поражения биотической компоненты экосистем, разрушение озонового слоя Земли, изменение радиационных и электрических свойств.
Тяжелая боевая техника разрушает почвенный покров и загрязняет атмосферу отработанными газами. Военные самолеты сжигают огромное количество кислорода, а высотные сверхзвуковые перехватчики, летающие на высотах 20-30 км разрушают озоновый слой. В настоящее время особенно острой проблемой для ВС РФ является ликвидация и утилизация большого количества ядерного и химического оружия, вооружения и военной техники.
4. Загрязнения автотранспорта и промышленности.
Наряду с перечисленными источниками загрязнения атмосферы основными загрязнителями в городах являются различные виды транспорта и промышленные предприятия. Загрязненный воздух над крупными промышленными городами простирается на высоту 1,5 – 2,0 км.
|
|
|
Автотранспорт.Один автомобиль в среднем поглощает ежегодно 4 т кислорода и выбрасывает с выхлопными газами около 800 кг оксида углерода, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Автомобильные выхлопные газы – смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды – не сгоревшие компоненты топлива, доля которых резко возрастает если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости на старте, т.е. во время заторов и у красного сигнала светофора. Именно в это время выделяется больше всего несгоревших частиц (в 10 раз больше, чем при работе двигателя в нормальном режиме). Большинство газовых выделений двигателя тяжелее воздуха, поэтому они скапливаются у земли и от них больше всего страдают дети. В выхлопных газах содержатся также альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим действием. К ним относятся акролеины и формальдегид; последний обладает особенно сильным действием.
Промышленные загрязнения.
Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. В расчете на одну тонну чугуна выбросы пыли составляют 4,5 кг, сернистого газа – 2,7 кг, марганца – 0,5 – 1,0 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.
|
|
|
Цветная металлургия. Служит источником загрязнения атмосферы пылью и газом. Выбросы цветной металлургии содержат токсические (поэтому особо опасные) пылевидные вещества, мышьяк, свинец и др. при получении металлического алюминия электролизом с отходящими газами от электролизных ванн в атмосферный воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений. При получении 1 тонны алюминия в зависимости от типа и мощности электролизера расходуется от 33 до 47 кг фтора, при этом около 65 % его попадает в атмосферу.
Угольная промышленность. Источником загрязнения являются отвалы пустой породы или так называемые терриконники. Внутри них вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением сернистого газа, оксида углерода (II), продуктов возгонки смолистых веществ.
Нефтедобывающая, нефтеперерабатывающая и нефтехимическая промышленность. Воздушные выбросы этой промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурнопахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования. Заводы синтетического каучука выбрасывают в атмосферу такие вредные вещества, как стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.
Промышленность строительных материалов. Основные технологические процессы этих производств – измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.
Химическая промышленность. К этой отрасли относится большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов разнообразен, большинство химических соединений являются очень токсичными для организма человека. К основным выбросам относятся оксид углерода (IV), оксиды азота (IV), сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества, сероводород и сероуглерод, хлористые, фтористые соединения и др.
Тепловые электростанции (ТЭС). Основные компоненты, выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива в энергоустановках – нетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Но кроме них в атмосферу выбрасываются и вредные вещества (оксид углерода, оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа и т.п.). При сжигании твердого топлива в котлах ТЭС образуется большое количество золы, диоксида серы, оксидов азота. Дымовые газы, образующиеся при сжигании мазута, содержат оксиды азота, соединения ванадия и натрия, газообразные и твердые продукты неполного сгорания. Перевод установок на жидкое топливо сильно уменьшает золообразование, но практически не влияет на выбросы SO2, т.к. мазуты содержат 2 % и более серы. При сжигании природного (неочищенного) газа в дымовых выбросах также содержатся оксид серы и оксиды азота. Наибольшее количество оксидов азота образуется при сжигании жидкого топлива.
5. Классификация промышленных источников загрязнения атмосферы. Степень загрязнения атмосферы промышленными предприятиями зависит от количества вредных веществ и их химического состава, от высоты, на которой осуществляются выбросы, и от климатических условий, определяющих перенос, рассеивание и превращение выбрасываемых веществ.
Источники загрязнения атмосферы различаются по мощности выброса (мощные, крупные, мелкие), высоте выброса (низкие, средней высоты, высокие), температуре выходящих газов (нагретые и холодные). К мощным источникам загрязнения относятся источники типа металлургических и химических заводов, заводов строительных материалов, тепловые электростанции. К мелким источникам загрязнения – небольшие котельные и предприятия местной и пищевой промышленности, трубы печного отопления и т.п. Большое количество мелких источников может значительно загрязнять воздух. Под низкими источниками понимают такие, в которых выброс осуществляется ниже 50 м, под высокими – выброс выше 50 м. Нагретыми условно называются источники, у которых температура выбрасываемой газовоздушной смеси выше 50 °С; при более низкой температуре выбросы считаются холодными.
В выбросах предприятий различных отраслей промышленности и транспорта содержится большое число различных вредных примесей. Почти из всех источников в атмосферу поступают диоксид серы (SO2), пыль, оксид углерода (СО), оксиды азота (NO, NO2) много вредных веществ образуется при сжигании топлива. Только тепловые электростанции являются источником почти половины (45 %) общего количества сернистых соединений, поступающих в воздушный бассейн. При сжигании топлива в атмосферу выбрасываются также в большом количестве оксид углерода, оксиды азота и несгоревшие твердые вещества в виде золы и сажи. В меньших количествах при сжигании как твердого, так и жидкого топлива могут выбрасываться хлористый натрий и магний, оксиды железа, ванадий, оксиды никеля и кальция, ртуть и ряд других веществ. При сжигании газообразного топлива в основном выбрасываются оксиды азота. При нарушении режима горения, т.е. при сжигании газа в условиях недостаточного количества воздуха или при охлаждении пламени горелки, в атмосферу выбрасываются углеводороды. При этом могут выделяться и ароматические углеводороды, часть которых относится к канцерогенным веществам.
Значительное количество топлива сжигается автомобильным, ж/д, морским, речным и авиационным транспортом. Основными вредными примесями, содержащимися в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, являются: оксид углерода, оксиды азота, углеводороды (в том числе канцерогенные), альдегиды и др. вещества. При работе двигателей, использующих бензин, выбрасываются также свинец, хлор, бром, иногда фосфор, при работе дизельных двигателей – значительное количество сажи, пятиокиси ванадия. Авиационные двигатели выбрасывают в атмосферу оксид углерода, оксиды азота, альдегиды, углеводороды, оксиды серы и сажу.
Характеристика вредности основных загрязняющих веществ.
Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жидкие и твердые частицы – аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (размеры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперсной (размер частиц более 50 мкм), среднедисперсной (50-10 мкм) и мелкодисперсной (менее 10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5…0,3 мкм), грубодисперсный туман (3…10 мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Аэрозоли чаще всего бывают полидисперсными (содержат частицы разного размера).
Основными химическими примесями, загрязняющими атмосферу, являются следующие.
Наиболее опасными среди азотсодержащих соединений являются оксиды азота (NOx) (по объему выбросов и по их агрессивности, т.к. разрушают озоновый слой). При всех процессах горения образуются оксиды азота, причем большей частью в виде оксида. Оксид азота быстро окисляется до диоксида, который представляет собой красно-белый газ с неприятным запахом. Чем выше температура горения, тем интенсивнее образование оксидов азота. В небольшом количестве они вызывают раздражение слизистой оболочки глаз и носа, при повышенных концентрациях –бронхопневмонию, а при больших – отек легких. Кроме того, они отрицательно влияют на органы кровообращения. Признаками хронического отравления являются головные боли, бессонница, раздражение слизистых оболочек. Максимальная разовая ПДК диоксида азота составляет 0,085 мг/м3, а среднесуточная – 0,04 мг/м3. Оксид азота (II) NО, в отличие от NО2 не вызывает никаких раздражений слизистых оболочек. Он оказывает вредное воздействие на гемоглобин. О вредности чистого NО известно мало, так как в больших концентрациях в воздухе он быстро окисляется в NО2. Поэтому выводы о вредности делают на основе концентрации NО2. Часто ядовитое действие NО принимают равным 20 % действия NО2.
Диоксид азота NО2 вызывает привыкание при вдыхании, вызывает раздражение глаз, а при больших концентрациях - сильные местные раздражения, в первую очередь, органов дыхания. После начальной фазы раздражения наступает временное облегчение, которое может смениться учащенным дыханием и только через 3 - 8 ч наступает отек легких, иногда оканчивающийся смертью.
Вследствие низкой реакционной способности, при комнатной температуре оксид азота (I), кроме наркотического действия в больших концентрациях, не оказывает никаких других токсических воздействий.
Аммиак (NH3) – бесцветный газ с резким запахом. При содержании в воздухе 0,5 % по объему сильно раздражает слизистые оболочки. При остром отравлении поражаются глаза и дыхательные пути, при хронических отравлениях наблюдаются расстройство пищеварения, катар верхних дыхательных путей, ослабление слуха. Жидкий аммиак вызывает сильные ожоги кожи. Смесь аммиака с воздухом взрывоопасна.
Оксид углерода (СО) – бесцветный газ, не имеющий запаха, известен также под названием “угарный газ”. Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. 65% всех выбросов приходится на транспорт, 21 % - на мелких потребителей и бытовой сектор, а 14 % - на промышленность. При вдыхании угарный газ образует прочные комплексные соединения с гемоглобином крови человека и, тем самым, блокирует поступление кислорода в кровь. Это вызывает головные боли, тошноту, а при более высокой концентрации смерть.
Оксид углерода является нормальной составной частью воздуха, необходимой для жизнедеятельности растений. Благодаря способности поглощать инфракрасные лучи из солнечного света СО2 имеет большое значение для нагрева атмосферного воздуха.
Содержание СО2 в незагрязненном атмосферном воздухе неоднородно. Отопление, транспорт и промышленность оказывают влияние на местное превышение средних значений содержания СО2 в атмосфере.
Общее увеличение концентрации СО2 в атмосфере планеты часто рассматривают как источник опасности для климата. Поглощение тепловых лучей диоксидом углерода может помешать их отражению от поверхности Земли и привести к общему повышению температуры. Диоксид углерода (СО2), или углекислый газ, - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода, является одним из парниковых газов.
Диоксид серы (SO2) (сернистый ангидрид) – бесцветный газ с резким запахом. Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, медные и железные руды, при этом одни из них используются как топливо, а другие перерабатываются в химической и металлургической промышленности. При переработке сера превращается в различные химические соединения, среди которых преобладают диоксид серы и сульфаты. Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными устройствами, оставшаяся их часть выбрасывается в атмосферу.
Сульфаты образуются при сжигании жидких топлив и в ходе таких промышленных процессов, как нефтепереработка, производство цемента и гипса, а также серной кислоты. При сжигании жидких топлив образуется около 16 % общего количества сульфатов.
Эти соединения в первую очередь участвуют в формировании кислотных дождей. Максимальная разовая концентрация ПДК для диоксида серы составляет 0,5 мг/м3, а среднесуточная – 0,05 мг/м3.
Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем – к воспалению или отеку легких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.
Летучие органические соединения (ЛОС) вредно воздействуют на нервную систему человека.
Озон (О3) – газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижнем атмосферном слое озон образуется в результате фотохимических процессов с участием диоксида азота и летучих органических соединений (ЛОС). Поскольку к ЛОС относят порядка 260 химических соединений, при образовании озона получаются смеси, состоящие из сотен химических веществ и называемые фотохимическим “смогом”. Озон относят к 1-му классу опасности, при этом максимальная разовая ПДК составляет 0,16 мг м3, а среднесуточная – 0,03 мг/м3.
Углеводороды - химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, промышленных растворителях и т.д. Многие углеводороды опасны сами по себе. Например, бензол, один из компонентов бензина, может вызвать лейкемию, а гексан – тяжелые поражения нервной системы человека. Бутадиен является сильным канцерогеном.
Свинец - серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства припоя, красок, боеприпасов, типографского сплава и т.д. Основным источником (80 %) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин. Для свинца и его соединений (кроме тетраэтилсвинца) среднесуточная ПДК составляет 0,0003 мг/м3, а для тетраэтилсвинца установлен безопасный уровень воздействия (ОБУВ), равный 3´10-6 мг/м3.
Свинец и его соединения, попадая в организм человека, снижают активность ферментов и нарушают обмен веществ, кроме того, они обладают кумулятивным действием, т.е. способностью накапливаться в организме человека. Особенно серьезную угрозу соединения свинца представляют для детей до 6 лет. В организме ребенка остается до 40 % попавших в него соединений свинца, а это нарушает умственное развитие, замедляет рост, ухудшает слух и речь ребенка и лишает его способности сосредоточиться.
Фреоны – группа галогеносодержащих веществ, синтезированных человеком. Их преимуществом перед другими веществами является то, что они не горючи, не токсичны и нейтральны. Фреоны широко применяют в качестве хладагентов в холодильниках и кондиционерах, пенообразующих агентов, в установках для газового пожаротушения и т.д.
Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяют на следующие 4 класса:
Механическая пыль – образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса;
Возгоны – образуются в результате объемной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку, агрегат;
Летучая зола – содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении;
Промышленная сажа – входящий в состав промышленного выброса твердый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.
Основной параметр, характеризующий взвешенные частицы – это их размер, который колеблется в широких пределах – от 0,1 до 850 мкм. Наиболее опасны частицы от 0,5 до 5 мкм, т.к. они не оседают в дыхательных путях. Время пребывания мелких частиц в нижнем слое тропосферы составляет в среднем несколько суток, а в верхнем – 20…40 суток. Частицы, попавшие в стратосферу, могут находиться в ней до года и больше.
Входящие в число взвешенных частиц сажа и асбест являются сильными канцерогенами, а соли свинца и мышьяка – мутагенами. Эти вещества обладают кумулятивным действием.
Многие загрязнения с осадками из атмосферы попадают в воду и почву и отравляют их. Насыщение воды этими вредными газами приводит к опасности отравления.
Если атмосфера и водная среда могут самоочищаться, то почва таким свойством не обладает: токсичные вещества (в том числе окислы металлов) постоянно накапливаются в ней и приводят к изменению ее состава, которое соответственно вызывает изменения в растительном и животном мире.
Классификация загрязнений.
По характеру воздействия загрязнения подразделяются на первичные и вторичные.
Первичное загрязнение – поступление в окружающую среду непосредственно загрязнителей, образуемых в ходе естественных, природно-антропогенных и чисто антропогенных процессов.
Вторичное загрязнение – образование (синтез) опасных загрязнителей в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в окружающей среде.
По продолжительности воздействия загрязнения подразделяются на кратковременные и долговременные.
По масштабу воздействия различают локальные, региональные и глобальные загрязнения.
Локальные загрязнения охватывают небольшие территории, обычно вокруг промышленного предприятия, населенного пункта и т.п. Выделяют точечные и распределенные источники загрязнения.
Региональные загрязнения выявляются в пределах значительных пространств, но не всей планеты.
Глобальные загрязнения обнаруживаются в любой точке планеты далеко от их источника, охватывают большие пространства с угрозой для жизнедеятельности большого количества людей и организмов.
По механизму воздействия загрязнения подразделяются на механические, физические (тепловые, световые, акустические, электромагнитные), химические, радиационные, биологические (биотические, микробиологические).
Механические загрязнения – засорение среды агентами, оказывающими главным образом неблагоприятное механическое воздействие на естественные и искусственные объекты.
Физические загрязнения связаны с изменением физических параметров среды: температурно-энергетические (тепловые), волновые (световые, акустические, электромагнитные).
Тепловые загрязнения обусловлены повышением температуры среды, главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов (продукты сгорания, выбрасываемые в дымовую трубу). Могут возникать и как вторичный результат изменения химического состава среды (парниковый эффект).
Световые загрязнения вызваны нарушением естественной освещенности местности в результате действия искусственных источников света и могут приводить к аномалиям в жизни растений и животных.
Акустические загрязнения связаны с превышением естественного уровня шума и ненормальным изменением звуковых характеристик в населенных пунктах и других местах вследствие работы транспорта, промышленных установок, бытовых приборов или др. причин.
Электромагнитные загрязнения возникают в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых промышленных установок) приводят к изменениям в тонких клеточных и молекулярных биологических структурах.
Радиоактивные загрязнения обусловлены превышением естественного уровня содержания радиоактивных веществ в среде. Их последствием является радиоактивное загрязнение, вызванное действием ионизирующих излучений.
Биологические загрязнения вызваны проникновением в эксплуатируемые экосистемы и технологические установки видов организмов, чуждых данным сообществам и установкам и обычно там отсутствующих.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 652; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!