Сочинение: Загрязнение атмосферы

Международный Независимый

Эколого-Политологический Университет

Пензенский филиал

Факультет экопсихологии и филологии

Специальность:Филология

Предмет:Экологические проблемы современности

Тема

Загрязнение атмосферы, как одна из важнейших экологическихпроблем современности

Реферат

Выполнила:

Студентка

группы Ф-1

Еремышина М.С.

Проверил:

Доцент, кандидат

биологических наук

Келина Н.Ю.

Пенза 2000 г.

План.

I.       Введение. Деформация и разрушение экосистемы в XX веке.

II.        Загрязнениеатмосферы.

а)         приземнаяатмосфера.

III.      Состав и расчетвыбросов загрязняющих веществ.

а)         энергетическиеустановки.

IV.      Атмосферныйвоздух; трансграничное загрязнение.

а)         фоновоезагрязнение.

б)        кислотностьатмосферных осадков.

в)         источникизагрязнения атмосферы.

V.       Средства защитыатмосферы.

а)         оборудованиедля очистки выбросов.

б)        охранаатмосферного воздуха.

Заключение.

Введение

 

Стремительный ростчисленности человечества и его научно-технической вооруженности в корнеизменили ситуацию на Земле. Если в недавнем прошлом вся человеческаядеятельность проявлялась отрицательно лишь на ограниченных, хоть имногочисленных территориях, а сила воздействия была несравненно меньше мощногокруговорота веществ в природе, то теперь масштабы естественных и антропогенныхпроцессов стали сопоставимыми, а соотношение между ними продолжает изменяться сускорением в сторону возрастания мощности антропогенного влияния  на биосферу.

Опасностьнепредсказуемых изменений в стабильном состоянии биосферы, к которомуисторически приспособлены природные сообщества и виды, включая самого человека,столь велика при сохранении привычных способов хозяйствования, что переднынешними поколениями людей, населяющими Землю, возникла задача экстренногоусовершенствования всех сторон своей жизни в соответствии с необходимостьюсохранения сложившегося круговорота веществ и энергии в биосфере. Кроме того,повсеместное загрязнение окружающей нас среды разнообразными веществами, подчассовершенно чуждыми для нормального существования организма людей, представляет серьезнуюопасность для нашего здоровья и благополучия будущих поколений.

Сама жизнь заставляетобновить ранее полученные знания, которых стало совершенно недостаточно дляобеспечения хотя бы повседневного самосохранения. Да и общечеловеческую задачупереустройства сложившегося уклада нельзя решить лишь только силамиспециалистов и облеченных государственными полномочиями институтов управленияобщественным развитием. Требуется широкое просвещение всего населения от маладо велика по многочисленным и весьма разнообразным вопросам, касающимсяжизнедеятельности человека, устройства природных сообществ и всей биосферы,особенностей ряда веществ и процессов, а также отдельных технологий, – для тогочтобы все общество было подготовлено к сознательному принятию радикальныхнеобычных мер организационного, правового и экономического характера,обеспечивающих глобальную перестройку сложившегося природопользования иизменения научно-технического направления развития.

Особая рольв этомпроцессе отводится тем, чья повседневная профессиональная деятельность включенав гигантский механизм обеспечения человечества всем необходимым длясуществования. Поскольку перестройка хозяйственной деятельности весьма инертныйпроцесс, то большое значение в нем приобретают усилия миллионов людей на своихрабочих местах и дома, стремящихся везде, где только возможно, хотьнезначительно уменьшить негативное воздействие устаревших форм хозяйствованияна природу. Для этого надо разбираться в экологии и охране природы, надопонимать, чем определяется экологическая безопасность.

Сейчас экологическоеобразование становится обязательной составляющей всеобщей базовой подготовки.Развитие экологических знаний происходит в наше время столь быстро, чтополученные ранее представления устаревают несколько раз на протяжении жизни итрудовой деятельности одного поколения. Требуется регулярное повышениеквалификации в этой области, что отражено в концепции непрерывногоэкологического образования. Особая ответственность возлагается на руководителейвсех рангов, от которых зависит экологическое благополучие населения. Статьей75 Закона РФ «Об охране окружающей природной  среды» (1991) предписанаобязанность получения необходимой экологической подготовки для всех должностныхлиц и специалистов, чья деятельность потенциально может оказать вредноевоздействие на окружающую природную среду и здоровье человека.

Наивно полагать, чтопереподготовка в области охраны окружающей среды должна ограничиватьсяизучением узкопрофессиональных вопросов совершенствования отдельных технологий.Антропогенное воздействие на природу столь многофакторно и динамично, чтополученные на курсах повышения квалификации отдельные рекомендации не способнысами по себе предотвратить наступающий кризис, так как должны быть воспринятытворчески с учетом ясных представлений о смежных областях человеческойдеятельности и закономерностях нормального функционирования биосферы. Практикапоказала, что решение одной экологической проблемы может породить нескольконовых. Еще чаще предлагаемая частная модернизация, не учитывая общесистемныхпроцессов, становится недостаточно эффективной, если не бесполезной или дажеабсурдной.

Поэтому на данном этапераспространения экологических знаний приоритет получает междисциплинарнаяподготовка с учетом пробелов в фундаментальном образовании, включаяестественнонаучные вопросы функционирования и устойчивости экосистем,круговорота веществ в природе, стабильности биосферы. Причины экологическогокризиса не ограничиваются несовершенством технологии производств в хозяйственнойдеятельности человечества, но обусловлены в значительной степенисоциально-экономическими процессами, которые невозможно понять без разбораистории роста численности человечества, истощения ресурсов, конкуренции ипротивостояния на свободном рынке, архаичности правовой основы и управленческихмеханизмов.

Охрана окружающей среды,как область знаний, также претерпевает быстрые изменения. Если в 50-е годыпреобладали вопросы охраны дикой природы, затем рационального использованияресурсов и опасности загрязнения, что отразилось в смене названия на «Охрануокружающей среды», то в наше время в основу экологической подготовки помещенывопросы эволюции форм и интенсивности природопользования в сочетании с анализомроста народонаселения мира и изучением закономерностей устойчивости биосферы.Современная экологическая подготовка развивается в сторону прояснениясоциальных причин кризиса природопользования и выяснения возможных путей егопреодоления. Поэтому наряду с естественнонаучными вопросами все большее значениеприобретают многообразные аспекты управления развитием общества с учетомэкологического императива.

Когда обсуждают проблемыглобальных изменений окружающей среды, то обычно начинают с изменений климата,которые представляются в качестве главных регистрируемых при наблюденияхсдвигах вокружающей среде в результате антропогенного воздействия.Действительно, в ХХ веке отмечается повышение среднеглобальной температуры уповерхности планеты, но вызвано ли это повышение и обусловлены ли его темпыхозяйственной деятельностью человека?

Прямого доказательства,полученного в результате наблюдений, пока нет. Климатическая система настолькосложна, что модельные расчеты изменений климата под воздействием сжиганияископаемого топлива и антропогенного выброса парниковых газов остаются не болеечем возможными сценариями или предположениями, вероятность реализации которыхне превышает б0 %, поскольку большая достоверность не достигается прииспользовании имеющихся моделей. Это дает повод ряду исследователей обосновыватьтезис о незначимости антропогенного фактора для изменений климата со ссылкамина некоторые периоды прошлого, когда подобные среднеглобальные температуры итемпы их изменения, как предполагают, достигались и были даже выше, а такжена эпизоды голоцена, когда происходили быстрые и заметные колебания температурына Земле, например, известный эпизод – ранний дриас. Однако имеются серьезныеоснования полагать, что «климатический скачок» раннего дриаса, обнаруженный наоснове интерпретации изотопного состава ледяных кернов, может иметь совсем неклиматическую причину, связанную с особенностями ледниковых покровов.

К этому можно добавитьтакже вероятность того, что увеличение концентрации парниковых газов ватмосфере вызывает не столько повышение среднеглобальной температуры, сколько«раскачку» климата, выведение его из состояния устойчивости доиндустриальногопериода с увеличением частоты экстремальных явлений и региональнымперераспределением потоков тепла и влаги. Последнее положение еще большеувеличивает неопределенность в проблеме антропогенного изменения климата, и,поэтому, в дальнейшем факт потепления климата в XX веке здесь не будетиспользоваться как аргумент в пользу антропогенных глобальных измененийокружающей среды. К тому же станет ясно, что изменения климата могут бытьтолько следствием более грандиозных и очевидных, непосредственно наблюдаемых ипрямо связанных с хозяйственной деятельностью человека, глобальных изменений.Таким же очевидным следствием хозяйственной деятельности человека служит нарушениеим на поверхности суши естестве экосистем, гигантские изменения, которыечеловек произвел на суше, в основном – в самых продуктивных экосистемах.

Критериями дляклассификации степени нарушенности экосистем были (Hannah et al., 1994): дляненарушенных территорий – наличие естественных растительных покровов(естественных экосистем) и очень низкая плотность населения (менее 10 человекна 1 кв. км и менее 1 человека на 1 кв. км в пустынях, полупустынях и тундре);для частично нарушенныхтерриторий – наличие сменяемых или постоянныхсельскохозяйственных земель, вторичной, но естественно восстанавливающейсярастительности повышенная плотность домашнего скота, превышающая возможностипастбищ, другие следы деятельности человека (например, вырубки леса) и невозможностьотнесения к первому и третьему классам классификации; для нарушенныхтерриторий– наличие постоянных сельскохозяйственных территорий и городских поселений,отсутствие естественной растительности, отличие существующей растительности отестественной растительности, присущей данному региону, проявления опустыниванияи других видов постоянной деградации (Hannah et al., 1994). На основе этойклассификации построена карта нарушений глобальной экосистемы человеком сразрешением 100 тыс. гектаров.

В наибольшей степениэкосистемы разрушены в развитых странах – в Европе, Северной Америке и Японии.Здесь естественные экосистемы сохранились на небольших площадях, онипредставляют собой в основном небольшие пятна, окруженные со всех стороннарушенными хозяйственной деятельностью человека территориями и поэтомуподвержены сильному антропогенному давлению. В развитых странах значительнаячасть территории занята сельскохозяйственными землями, населенными пунктами ихозяйственной инфраструктурой, которые в сумме для большинства развитых странзанимают от 40 до 80%их территории (The environment…, 1992). Остальнаячасть территории этих стран представлена, как правило, вторичными илипромышленно выращиваемыми лесами и водными объектами, которые обычно сильнозагрязнены, закислены или эвтрофицированы.

Такое состояние сразрушением экосистем сложилось исторически. Экосистемы в Западной, Центральнойи на юге Восточной Европы были разрушены еще в средневековье, когда интенсивноразвивалось сельское хозяйство при быстром сведении лесов, вырубавшихся дляпополнения сельскохозяйственных территорий, строительства домов и флота,получения древесного угля для выплавки железа. Известным примером служитВеликобритания: развитие суконной промышленности требовало все больше шерсти, ипастбища для овец создавались за счет сведения лесов. Лес шел также на созданиефлота. Недаром известно выражение о Великобритании: «овцы съели Англию». С техпор Великобритания преимущественно безлесная страна, леса сейчас занимаюттолько 12 % ее территории, в основном в горах Шотландии.

Промышленная революциясохранила и усугубила процесс разрушения естественных экосистем в Европе,добавив в этот процесс мощный поток химических веществ. Это привело кдеградации и изменению всего региона – воздушной, водной, почвенной среды – иоказало сильное давление на естественные и искусственные ценозы, а также насамого человека. В средние века и в период промышленной революции в ХVIII и ХIХвеках численность населения Земли увеличивалась в первую очередь за счет роста населенияЕвропы, часть которого эмигрировала на другие континенты.

Развивающиеся страны свысокой плотностью населения и высоким уровнем рождаемости также внеслисущественный вклад в разрушение экосистемы и дестабилизацию окружающей среды.

На суше Земли сформировалосьтри центра дестабилизации окружающей среды. В каждом из них сформировалосьединое пространство с практически полностью разрушенными экосистемами площадьюв несколько миллионов квадратных километров. Все они находятся в Северномполушарии.

Североамериканский центрвключает в основном США, частично Канаду и Мексику. Основнымибиогеографическими провинциями, разрушенными здесь человеком, являются:восточные леса и прерии, а также горные экосистемы (Hannah et al., 1994). Общаяплощадь территории, на которой сохранилось меньше 10 %площади, занятойестественными экосистемами, превышает 6 млн. кв. км.

Европейский центрдестабилизацииокружающей среды включает Западную, Центральную и Восточную Европу (в последнюювходят республики бывшего СССР, в том числе страны Балтии) без Скандинавии изначительную часть Европейской территории России. Здесь разрушены илиантропогенно изменены лесные экосистемы и степи всех биогеографическихпровинций, на территориях которых сохранилось не более 1 – 8 % естественных экосистем(Hannah et al., 1994). Общая площадь этого центра превышает 7 млн. кв. км.

Азиатский центрвключаетстраны субконтинента Индостан, Цейлон, Малайзию, Бирму, Индонезию (без о.Суматры), Китай с Тайванем (за исключением Тибета и пустынь Такла-Макан иГоби), Японию, Корейский полуостров, Филиппины. Общая площадь этого центрапревышает 7 млн. кв. км. Здесь сохранилось значительно меньше 5 % естественныхэкосистем.

Вместе с тем, в Северномполушарии сохранились и достаточно крупные единые территории с естественнымиэкосистемами, которые можно назвать центрами стабилизации окружающей среды насуше.

Крупнейшим центромстабилизации является Северный Евроазиатский. Он включает биогеографическиепровинции Скандинавии, Севера Европейской части России, значительную частьЗападной Сибири, почти всю Восточную Сибирь и Дальний Восток за исключениемюжных районов. Площадь этого центра составляет примерно 13 млн. кв. км ивключает около 9,5 млн. кв. км восточной евразийской и восточносибирской тайги,а остальную часть занимают лесотундра, высокоарктическая тундра и арктическиепустыни.

Другим центром являетсяСевероамериканский, занимающий Канаду и Аляску. Площадь центра превышает 9 млн.кв. км, из  которых около 6,5 млн. кв. км занимают канадская и юконская тайга,а остальная часть относится к тундре и лесотундре.

В Южном полушарии такжесохранилось два центра стабилизации. Южноамериканский центр включает Амазонию иприлегающие к ней территории, а также горные биогеографические провинции. Общаяплощадь центра приближается к 10 млн. кв. км, где значительную долю составляюттропические леса. Второй центр – Австралийский, включает территориюАвстралии за исключением интенсивно освоенных Восточной и Южной частей. Площадьцентра превышает 4 млн. кв. км, но почти половину его занимает Центральнаяпустыня.

Вне суши самым мощнымцентром стабилизации окружающей среды служит Мировой океан с его покасохранившимися естественными экосистемами.

Все перечисленныеглобальные изменения на суше нашей планеты зафиксированы как наземными, так испутниковыми наблюдениями. Построены карты этих изменений (Hannah et al., 1994)и отрицать их антропогенный характер, как это делается в отношенииклиматических изменений, невозможно. Эти изменения нельзя не признатьдраматическими, к тому же с ними связан и ими обусловлен целый комплекс другихизменений, начиная от генетических и до глобальных биогеохимических.

Загрязнение атмосферы

Атмосферныйвоздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой ипредставляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы,сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся запределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологическихисследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том,что загрязнение приземной атмосферы – самый мощный, постоянно действующийфактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферныйвоздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного,химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизиповерхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.

В последние годы получены данные о существенной роли для сохранениябиосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живыхорганизмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности. Воздух жилищи рабочих зон имеет важное значение из-за того, что человек проводит здесьзначительную часть времени.

Атмосфераоказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и нагидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания,сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха иозонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяетсяпристальное внимание во всех развитых странах.

Загрязненнаяприземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральнойнервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты уноворожденных и многие другие болезни, список которых определяетсяприсутствующими в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействиемна организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в Россиии за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферноговоздуха наблюдается тесная положительная связь.

Основныеагенты воздействия атмосферы на гидросферу – атмосферные осадки в виде дождя иснега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды сушиимеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химическийсостав зависит в основном от состояния атмосферы.

Отрицательноевлияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как свыпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус имикроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих кзамедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенноберезы, дуба) к загрязнению воздуха выявленадавно. Совместное действиеобоих факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновениюлесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор нетолько выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но ихимического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры иназемные линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее времяреализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. Врамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных осадков,учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США началифинансироватьисследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные дожди, с целью оценкивлияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранныхмер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие наокружающую среду и являются результатом самоочищения (промывания) атмосферы.Основные кислотные агенты – разбавленные серная и азотная кислоты, образующиесяпри реакциях окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.

Процессыи источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. Попроисхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Средиантропогенных, к наиболее опасным процессам относятся: сгорание топлива имусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерногооружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химическиепроизводства, в том числе переработка нефти и газа, угля.

При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнениеприземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах,промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортныхсредств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле,мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта вобщее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным ичрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС(Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано какс быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременнымхарактером загрязнения территории.

Высокаяопасность химических и биохимических производств заключается в потенциальнойвозможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, атакже микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения иживотных.

Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы – вулканическаяи флюидная активность Земли. Специальными исследованиями установлено, чтопоступление загрязняющих веществ с глубинными флюидами в приземной слойатмосферы имеет место не только в областях современной вулканической игазо-термальной деятельности, но и в таких стабильных геологических структурах,как Русская платформа. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному идолговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи исовременные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенновыбрасываются огромные количества газов, которые на большой высотеподхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстроразносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состоянияатмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет. Вряде случаев из-за наличия в воздухе большой массы рассеянных тонкодисперсныхтвердых аэрозолей здания, деревья и другие предметы на поверхности Земли недавали тени. Необходимо отметить, что в снеговых выпадениях многих районовЕвропейской России эколого-геохимическим картированием выявлены аномальновысокие концентрации фтора, лития, сурьмы, мышьяка, ртути, кадмия и другихтяжелых металлов, которые приурочены к узлам сочленения активных глубинныхразломов и имеют, вероятно, природное происхождение. В случае сурьмы, фтора,кадмия, такие аномалии имеют значительный размер.

Малоизученным,но важным в экологическом отношении природным процессом глобального масштабаявляются фотохимические реакции в атмосфере и на поверхности Земли. Особенноэто касается сильно загрязненной приземной атмосферы мегаполисов, крупныхгородов и промышленных центров, в которых часто наблюдаются смоги.

Следуетучитывать воздействие на атмосферу космических тел в виде комет, метеоритов,болидов и астероидов. Тунгусское событие 1908 года показывает, что оно можетбыть интенсивным и иметь глобальный масштаб.

Природныезагрязнители приземной атмосферы представлены главным образом оксидами азота,серы, углерода, метаном и другими углеводородами, радоном, радиоактивнымиэлементами и тяжелыми металлами в газообразной и аэрозольной формах. Твердыеаэрозоли выбрасываются в атмосферу не только обычными, но и грязевыми вулканами.

Специальнымиисследованиями установлено, что интенсивность аэрозольных потоков грязевыхвулканов Керченского полуострова не уступает таковой «спящих» вулкановКамчатки. Результатом современной флюидной активности Земли могут быть сложныесоединения типа предельных и непредельных полициклических ароматическихуглеводородов, сульфида карбонила, формальдегида, фенолов, цианидов, аминов.Метан и его гомологи зафиксированы в снеговом покрове над месторождениямиуглеводородов в Западной Сибири, Приуралье, на Украине. В урановой провинцииАтабаска (Канада) по высоким концентрациям урана в хвое черной канадской елиобнаружена Уолластоунская биохимическая аномалия размером 3000 кв. км,связанная с поступлением в приземной слой атмосферы урансодержащих газовыхэманаций по глубинным разломам.

Прифотохимических реакциях образуются озон, серная и азотная кислоты,разнообразные фотооксиданты, сложные органические соединения и эквимолярныесмеси сухих кислот и оснований, атомарный хлор. Фотохимическое загрязнениеатмосферы заметно возрастает в дневное время и в периоды солнечной активности.

Внастоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысячзагрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося ростапромышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химическиесоединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогеннымизагрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота,углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические инитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. Наиболее опаснышироко распространенные в воздушном бассейне России диоксин, бенз(а)пирен,фенолы, формальдегид, сероуглерод. Тяжелые металлы, находящиеся в приземнойатмосфере Подмосковья, преимущественно в газообразном состоянии, и поэтому ихнельзя уловить фильтрами. Твердые взвешенные частицы представлены главнымобразом сажей, кальцитом, кварцем, гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом,реже сульфатами, хлоридами. В снеговой пылиспециально разработаннымиметодами обнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, атакже сплавы и металлы в самородном виде.

ВЗападной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическим элементам,соединениям и их группам. В группу органических веществ входят акрил, нитрил,бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, анеорганических –тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы (угарный газ,сероводород, оксиды азота и серы, радон, озон), асбест. Преимущественнотоксическое действие оказывают свинец, кадмий. Интенсивный неприятный запахимеют сероуглерод, сероводород, стирол, тетрахлорэтан, толуол. Ореолвоздействия оксидов серы и азота распространяется на большие расстояния.Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха входят в международный реестрпотенциально токсичных химических веществ.

Основныезагрязнители воздуха жилых помещений – пыль и табачный дым, угарный иуглекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы, инсектициды,дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли лекарств, микробы ибактерии. Японские исследователи показали, что бронхиальная астма может бытьсвязана с наличием в воздухе жилищдомашних клещей.

Поданным изучения пузырьков газа во льдах Антарктиды, содержание метана ватмосфере увеличилось за последние 200 лет. Измерения в начале 1980-х годовсодержания угарного газа в воздушном бассейне штата Орегон (США) в течение 3,5лет показали, что оно возрастало в среднем на 6 % в год. Имеются сообщения отенденции повышения в атмосфере Земли концентрации углекислого газа и связаннойс ней угрозы парникового эффекта и потепления климата. В ледникахвулканического района Камчатки обнаружены как современные, так и древниеканцерогены (ПАУ, бенз(а)пирен и др.). В последнем случае они имеют,по-видимому, вулканическое происхождение. Закономерности изменений во времениатмосферного кислорода, имеющего наиболее важное значение для обеспеченияжизнедеятельности, изучены слабо.

Обнаруженовозрастание в атмосфере оксидов азота и серы зимой в связи с увеличениемобъемов сжигания топлива и более частым образованием смогов в этот период.

Результаты режимного опробования снеговых выпадений в Подмосковьесвидетельствуют как о синхронных региональных изменениях их состава во времени,так и о локальных особенностях динамики химического состояния приземнойатмосферы, связанных с функционированием местных источников пылегазовыбросов. Вморозные зимы в снеговом покрове увеличивалось содержание сульфатов, нитратов исоответственно кислотности снеговой воды. Снеговая вода начального периода зимыотличалась повышенным содержанием сульфат-, хлор- и аммоний — ионов. По меревыпадения снега к середине зимнего периода оно заметно (в 2 – 3 раза)снижалось, а затем снова и резко (до 4 – 5 раз для хлор – иона) увеличивалось.Такие особенности изменения химического состава снеговых выпадений во времениобъясняются повышенной загрязненностью приземной атмосферы при первыхснегопадах. По мере усиления ее «промытости» загрязненность снегового покровауменьшается, снова увеличиваясь в периоды, когда снега выпадает мало.

Дляатмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность, обусловленная какбыстрым перемещением воздушных масс в латеральном и вертикальном направлениях,так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в ней физико-химическихреакций. Атмосфера рассматривается сейчас как огромный «химический котел»,который находится под воздействием многочисленных и изменчивых антропогенных иприродных факторов. Газы и аэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуютсявысокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгораниитоплива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и приосаждении на поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть ворганизм человека через органы дыхания. Аэрозоли разделяются на первичные(выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются в атмосфере),летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие (отлагаются наповерхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и тонкодисперсные летучие аэрозоли- (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.) имеют тенденцию накапливаться внизинах, заливах и других понижениях рельефа, в меньшей степени наводоразделах.

Выявленатенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах приземнойатмосферы Европейской России свинца и олова; хрома, кобальта и никеля;стронция, фосфора, скандия, редких земель и кальция; бериллия, олова, ниобия,вольфрама и молибдена; лития, бериллия и галлия; бария, цинка, марганца и меди.Литий, мышьяк, висмут часто не сопровождаются повышенными содержаниями другихмикроэлементов. Высокие концентрации в снеговой пыли тяжелых металловобусловлены как присутствием их минеральных фаз, образовавшихся при сжиганииугля, мазута и других видов топлива, так и сорбцией сажей, глинистыми частицамигазообразных соединений типа галогенидов олова. Выявленные особенностипространственно-временного распределения загрязняющих веществ следует учитыватьпри интерпретации наблюдательных данных о загрязнении воздуха.

Время «жизни»газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в очень широком диапазоне (от 1 – 3минут до нескольких месяцев) и зависит в основном от их химической устойчивостиразмера (для аэрозолей) и присутствия реакционно-способных компонентов (озон,пероксид водорода и др.). Поэтому в трансграничных переносах загрязняющихвеществ участвуют главным образом химические элементы и соединения в видегазов, не способных к химическим реакциям и термодинамически устойчивых вусловиях атмосферы. Вследствие этого борьба с трансграничными переносами, являющимисяодной из наиболее актуальных проблем защиты качества воздуха, сильнозатруднена.

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются оченьсложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образомпо нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических веществ и другиенормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках ируководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющихвеществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и другие воздействия)учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организмечеловека и пищевой цепи. Недостатки нормативного подхода – ненадежностьпринятых значений ПДК и других показателей из-за слабой разработанности их эмпирическойнаблюдательной базы, отсутствие учета совместного воздействия загрязнителей ирезких изменений состояния приземного слоя атмосферы во времени и пространстве.Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяютадекватно оценить его состояние в крупных промышленно –урбанизированныхцентрах. В качестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можноиспользовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очаговрадиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучалась хвоясосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в воздухе.Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смогов в городах.

Наиболеечутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферы является снеговойпокров, депонирующий загрязняющие вещества за сравнительно длительный периодвремени и позволяющий установить местоположение источников пылегазовыбросов покомплексу показателей. В снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которыене улавливаются прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.Снегохимическая съемка дает возможность оценить запасы загрязнителей в снеговомпокрове, а также «мокрую» и «сухую» нагрузки на окружающую среду, которыевыражаются в определении количества (массы) выпадений загрязняющих веществ вединицу времени на единицу площади. Широкому применению съемки способствует то,что основные промышленные центры России находятся в зоне устойчивого снеговогопокрова.

К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы крупныхпромышленно – урбанизированных территорий относится многоканальноедистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в способностибыстро, неоднократно и в «одном ключе» охарактеризовать большие площади. Кнастоящему времени разработаны способы оценки содержания в атмосфере аэрозолей.Развитие научно-технического прогресса позволяет надеяться на выработку такихспособов и в отношении других загрязняющих веществ.

Прогноз состоянияприземной атмосферы осуществляется по комплексным данным. К ним прежде всегоотносятся результаты мониторинговых наблюдений, закономерности миграции итрансформации загрязняющихвеществ в атмосфере, особенностиантропогенных и природных процессов загрязнения воздушного бассейна изучаемойтерритории, влияние метеопараметров, рельефа и других факторов на распределениезагрязнителей в окружающей среде. Для этого в отношении конкретного регионаразрабатываются эвристичные модели изменения приземной атмосферы во времени ипространстве. Наибольшие успехи в решении этой сложной проблемы достигнуты длярайонов расположения АЭС. Конечный результат применения таких моделей –количественная оценка риска загрязнения воздуха и оценка его приемлемости ссоциально-экономической точки зрения.

Состав и расчет выбросов загрязняющихвеществ.

Окружающий человекаатмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственныхпомещений загрязняется выбросами технологического оборудования или припроведении технологических процессов без локализации отходящих веществ.Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязненияатмосферного воздуха промышленных площадок и населенных мест. Кроме того,воздух промышленных площадок и населенных мест загрязняется технологическимивыбросами цехов, выбросами ТЭС, транспортных средств и других источников.

Воздух жилых помещенийзагрязняется продуктами сгорания природного газа и других топлив, испарениямирастворителей, моющих средств, древесностружечных конструкций и т. п., а такжетоксичными веществами, поступающими в жилые помещения с приточнымвентиляционным воздухом. В летний период года при средней наружной температуре20 С0в жилые помещения проникает около 90 %примесейнаружного воздуха, а в переходный период при температуре 2,5 С0– 40%. Номенклатуратоксичных примесей в воздухе производственных помещенийи в технологических выбросах промышленного объекта определяется совокупностьютехнологических процессов, видом используемого сырья и материалов,характеристиками применяемых машин и оборудования.

Масса выброса i-гозагрязняющего вещества:

mi = mудiПk(1 – h),                                     (1)

где mудi– удельное выделение i -го загрязняющего вещества на единицу продукции; П– расчетная производительность технологического процесса (агрегата и т.п.); k – поправочный коэффициент для учета особенностей технологическогопроцесса; h –эффективность средств очистки выбросов в долях единицы; при отсутствии средствочистки h =0.

В процессах нагрева иобработки металла в кузнечно-прессовых цехах выделяются пыль, оксид углерода,диоксид серы и другие вредные вещества.

Общеобменная вентиляциякузнечно-прессового цеха выбрасывает в атмосферу оксиды углерода и азота,диоксид серы. От пролетов с молотами выбросы оксида углерода на 1 т мазутасоставляют 7 кг, диоксида серы – 5,2; от пролетов с прессами и ковочнымимашинами – 3 и 2,2 кг.

Так, при травлении стали20 в 15 %-ном растворе серной кислоты при температуре 70 С0выделяются пары и туман кислоты в количестве до 200, а при травлении стали 10 в20 %-номрастворе соляной кислоты  – 26000 мг/(м2 мин).

Масса пароврастворителей, выбрасываемых в атмосферу от окрасочного и сушильногооборудования,

m = m1k1k2k3(1 – hr),                                           (2)

где m1 – расход лакокрасочных материалов, г/ч; k1– доля растворителей в лакокрасочныхматериалах (при покрытии лаком в лакокрасочных машинах k1 равен 0, б и 0,8 соответственно дляметаллических и деревянных изделий); k2– коэффициент, учитывающий количествовыделяющегося растворителя из лакокрасочного материала за время окраски и сушки(для камер окраски распылением k2= 0,3, для сушильных установок 0,7); k3 – коэффициент, учитывающий поступление паров растворителей врабочую зону (обычно 2…3 %); k3 = 0,975; hr  — эффективность улавливания паров растворителей в системе очисткивентиляционных выбросов (для гидрофильтров 0,3…0,35).

Масса выбросов аэрозоляот окрасочного оборудования с вентиляционным воздухом в атмосферу

mа = m1k4k5(1 – hа),                                              (3)

где k4– доля лакокрасочных материалов, расходуемых наобразование окрасочного аэрозоля; зависит от способа распыления краски; k5–  коэффициент, учитывающий поступление окрасочногоаэрозоля в рабочую зону; обычно k5= k3,;hа, – эффективность улавливания окрасочногоаэрозоля гидрофильтрами; обычно 0,92...0,98.

Много загрязняющихвеществ поступает в атмосферный воздух от энергетических установок, работающихна углеводородном топливе (бензине, керосине, дизельном топливе, мазуте, угле идр.). Количество этих веществ определяется составом, массой сжигаемого топливаи организацией процесса сгорания.

Основными источникамизагрязнения атмосферы являются транспортные средства с двигателями внутреннегосгорания (ДВС) и тепловые электрические станции (ТЭС). Доля загрязненийатмосферы от газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) и ракетных двигателей(РД) пока незначительна, поскольку их применение в городах и крупныхпромышленных центрах ограничено. В местах активного использования ГТДУ и РД(аэродромы, испытательные станции, стартовые площадки) загрязнения, поступающиев атмосферу от этих источников, сопоставимы с загрязнениями от ДВС и ТЭС,обслуживающих эти объекты.

Основные компоненты,выбрасываемые в атмосферу при сжигании различных видов топлива вэнергоустановках, – нетоксичные диоксид углерода и водяной пар. Однако кромених в атмосферу выбрасываются и вредные вещества, такие как оксид углерода,оксиды серы, азота, соединения свинца, сажа, углеводороды, в том числеканцерогенный бенз(а)пирен, несгоревшие частицы твердого топлива и т. п.

Автомобильный транспорт также является источникомзагрязнения атмосферы. Так как число автомобилей непрерывно возрастает (в 1990г. в мире эксплуатировали 420 млн. автомобилей, а в 2000 г. их число достигнет520 млн.), особенно в крупных городах, то растет и валовой выброс вредныхпродуктов в атмосферу. Автотранспорт относится к движущимся источникамзагрязнения, широко встречающимся в жилых районах и местах отдыха.

Токсичными выбросами ДВС являются отработавшие икартерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная долятоксичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. Скартерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 %углеводородов от их общего выброса.

Количество вредныхвеществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит отобщего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя – источниканаибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросыоксида углерода увеличиваются в 4...5 раза. Применение этилированного бензина,имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферноговоздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70 %свинца,добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений ватмосферу с отработавшими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезомвыпускной трубы автомобиля, 40 % остается в атмосфере. Один грузовой автомобильсредней грузоподъемности выделяет 2,5...3 кг свинца в год. Концентрация свинцав воздухе зависит от содержания свинца в бензине.

Исключить поступлениевысокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированногобензина неэтилированным.

Выхлопные газы ГТДУсодержат такие токсичные компоненты, как оксид углерода, оксиды азота,углеводороды, сажу, альдегиды и др. Содержание токсичных составляющих в продуктахсгорания существенно зависит от режима работы двигателя. Высокие концентрацииоксида углерода и углеводородов характерны для ГТДУ на пониженных режимах (прихолостом ходе, рулении, приближении к аэропорту, заходе на посадку), тогда каксодержание оксидов азота существенно возрастает при работе на режимах, близкихк номинальному (взлете, наборе высоты, полетном режиме).

Суммарный выбростоксичных веществ в атмосферу самолетами с ГТДУ непрерывно растет, чтообусловлено повышением расхода топлива до 20...30 т/ч и неуклонным ростом числаэксплуатируемых самолетов. Отмечается влияние ГТДУ на озоновый слой инакопление углекислого газа в атмосфере.

Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГГДУоказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям.Сравнительные данные о выбросах вредных веществ в аэропортах подзывают, чтопоступления от ГТДУ в приземной слой атмосферы составляют, %: оксид углерода –55, оксиды азота – 77, углеводороды – 93 и аэрозоль – 97. Остальные выбросывыделяют наземные транспортные средства с ДВС.

Загрязнение воздушнойсреды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главнымобразом при их работе перед стартом, при взлете, при наземных испытаниях впроцессе их производства или после ремонта, при хранении и транспортированиитоплива. Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяетсясоставом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами диссоциации ирекомбинации молекул. Количество продуктов сгорания зависит от мощности (тяги) двигательныхустановок. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются парыводы, диоксид углерода, хлор, пары соляной кислоты, оксид углерода, оксидазота, а также твердые частицы Аl2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).

При старте ракетныедвигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземной слой атмосферы, нои на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабыразрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем иинтенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов. По прогнозам фирмы «Аэроспейс»,в ХХI веке для транспортирования грузов наорбиту будет осуществляться до 10 запусков ракет в сутки, при этом выброспродуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.

В связи с развитиемавиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных иракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрособщий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателейприходится пока не более 5 % токсичных веществ, поступающих в атмосферу оттранспортных средств всех типов.

Атмосферныйвоздух. Трансграничное загрязнение. Озоновый слой Земли.

Важнейшие климатические и экологические особенностиЗемли в решающей степени определяются наличием и свойствами ее газовой оболочки– атмосферы. Благодаря специфическому газовому составу, способности поглощать иотражать солнечную радиацию, озоновому слою, в котором задерживается основнаячасть коротковолнового излучения Солнца, благоприятному температурному режиму иприсутствию водяного пара атмосферу можно назвать одним из главных источниковжизни на Земле.

В современном газовомсоставе атмосферы, который отличается большим постоянством, содержитсяпо объему (%): азота – 78,08, кислорода – 20,9, аргона – 0,93,углекислого газа – 0,031 и небольшое количество инертных газов. Наиболее важнаяпеременная составляющая атмосферы – водяной пар. Пространственно-временнаяизменчивость его концентрации, а также непостоянство радиационного и световогорежимов предопределяют резко дифференцированные условия функционированияприродных экосистем. Несмотря на то, что климатические контрасты в различныхрайонах Земли сглаживаются благодаря циркуляции атмосферы и морским течениям,эта дифференциация весьма заметна.

Атмосфера по сравнению слитосферой и гидросферой характеризуется наибольшим содержанием свободногокислорода, потребляемого живыми организмами и способствующего переработкепродуктов распада органической материи, осуществляющегося в условиях достаточновысокой среднегодовой температуры воздуха (13,6 С0) у поверхностиЗемли.

Исходя из термическойструктуры и циркуляции атмосферы ее принято разделять на сферические слои,именуемые тропосферой, стратосферой, мезосферой и термосферой, верхние границыкоторых называются паузами. Средняя температура в тропосфере убывает помере удаления от поверхности Земли к ее верхней границе (на расстоянии 10 – 16км).

Термическаяструктура тропосферы обусловлена нагреванием земной поверхности солнечнойрадиацией с последующим переносом тепла вверх путем турбулентного перемешиванияи конвекции. Господствующие в тропосфере процессы (испарение водяного пара иего конденсация) приводят к образованию облаков и осадков, поскольку втропосфере содержится преобладающая часть водяного пара атмосферы. Вышетропосферы в диапазоне высот от 10 – 16 км примерно до 50 км располагаетсястратосфера. В отличие от тропосферы, в которой важную роль играет турбулентныйобмен, стратосфера весьма устойчива, содержит мало влаги, и в ней отсутствуютпогодные явления в обычном смысле слова, а единственным видом облачностиявляются серебристые облака.

Из всех газов,содержащихся в атмосфере, наибольшее значение для деятельности живых организмовимеют кислород, углекислый газ, озон и водяной пар. Кислород используется впроцессах дыхания, окисления органического вещества либо неорганическихэлементов. Углекислый газ расходуется в ходе фотосинтеза автотрофнымирастениями и выделяется при разложении органического детрита.

Еслисодержание азота, кислорода и аргона в тропосфере весьма постоянно, тораспределение озона и водяного пара меняется в зависимости от времени года,географической широты и других факторов. Нестабильность атмосферы как природнойсистемы объясняется колебаниями температуры, давления, плотности, имеющимиместо в тропосфере, а также гравитационным воздействием Луны и Солнца,вызывающим атмосферные приливы в стратосфере. Выше стратосферы располагаютсямезосфера, в которой температура убывает с высотой, и термосфера, гденаблюдается обратное явление.

В настоящее время к естественным факторамизменчивости атмосферы добавился антропогенный фактор, связанный спрогрессирующим ее загрязнением.

Подзагрязнением атмосферыследует понимать изменение ее состава припоступлении примесей естественного или антропогенного происхождения.Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последнимотносятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу инаходящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.

К основным загрязнителяматмосферы относятся углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, атакже малые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температурныйрежим тропосферы: диоксид азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферныйозон. Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарныхисточников на территории России составляет около 22 – 25 млн. т. в год. Объемэтих выбросов за последние 10 лет ежегодно сокращается на 300 – 600 тыс. т.Сокращение выбросов обусловлено главным образом повсеместным спадомпромышленного производства, особенно в добывающих и ресурсоперерабатывающихотраслях. Позитивную роль в этих условиях сыграла относительная стабильностьдобычи и использования газа – экологически чистого топлива.

Наблюденияза состоянием атмосферного воздуха свидетельствуют о снижении среднихконцентраций взвешенных веществ, растворимых сульфатов, аммиака, бенз(а)пирена,сажи, сероводорода, формальдегида, вследствие спада производства и закрытияпредприятий. При этом возросли средние концентрации диоксида азота, оксидауглерода, сероуглерода, фенола, фторида водорода, что связано с неритмичностьюработы предприятий. Отмечен также рост концентраций оксида углерода, диоксидаазота и формальдегида на автомагистралях крупных городов и прилегающих к нимтерриториях.

Так, по даннымнаблюдений, за ряд лет в 254 городах России уровень загрязнения воздухаизменялся незначительно.

Среднегодовыеконцентрации взвешенных веществ (пыли), диоксида азота, фенола и фторидаводорода достигали одного ПДК, сероуглерода превышали 2 ПДК, формальдегида – 3ПДК, бенз(а)пирена – 1 ПДК и стандарт Всемирной организации  здравоохранения –в 2,6 раза. Все загрязнители среды имеют конкретные источники выбросов.Большинство из них под воздействием природных факторов с течением времени,нейтрализуется или разрушается. В качестве примера на рис. 3.5 приведена схемазагрязнения среды канцерогенным углеводородом (бенз(а)пиреном) и еесамоочищения.

/>

Ежегодно при анализе информации о загрязненииатмосферного воздуха в приоритетный список городов вносятся города с наибольшимуровнем загрязнения атмосферы. Например, при составлении такого списка за 1995г. в связи с суровой зимой возросли концентрации бенз(а)пирена, вызванныевыбросами от котельных и печного отопления. По сравнению с предыдущим годомотмечен рост средних концентраций бенз(а)пирена на 22%.

Засчет загрязнения атмосферного воздуха этим веществом приоритетный списокрасширился, в него были включены 45 городов (в 1994 г. список содержал 38городов). В Ангарске, Каменске-Уральском, Норильске, Омске, Ставрополе,Усолье-Сибирском уровень загрязнения воздуха продолжал расти.

Длязагрязнений воздуха в городах, вошедших в список, характерны высокиеконцентрации специфических загрязняющих веществ. Почти в каждом городенаибольший вклад в загрязнение воздуха определяется концентрациямибенз(а)пирена, формальдегида, метилмеркаптана, сероуглерода, бензола и другихвеществ.

Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздухавносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии,стройиндустрии, энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторыхгородах и котельные. Из года в год возрастает загрязнение атмосферного воздухавеществами, характерными для автомобильного транспорта.

Основнойпричиной высокого загрязнения воздуха являются выбросы специфических веществ.Для принятия эффективных мер по улучшению качества атмосферного воздуха ивыбросов промышленных предприятий и автотранспорта в городах, в первую очередь,бенз(а)пирена, формальдегида, аммиака, сероуглерода и других загрязняющихвеществ, определяющих высокое загрязнение воздуха в городах и промышленныхцентрах, особое внимание следует уделять городам, которые впервые внесены всписок городов с максимальными разовыми концентрациями загрязняющих веществ,превышающими 10 ПДК, и с наибольшим уровнем загрязнения воздуха.

Одним из основныхзагрязнителей атмосферы по массе является углекислый газ СО2. Вместес кислородом он является биогеном атмосферы, который в основном контролируетсябиотой. В ХХ веке наблюдается рост концентрации углекислого газа в атмосфере,доля которого с начала века увеличилась почти на 25%, а за последние 40лет – на 13%.

.Кроме того, около 2%общеймассы выбросов в атмосферу составили вредные вещества с высокой токсичностью(сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)пирен, сероводород и др.). Особенновелики промышленные выбросы от стационарных источников – предприятий черной ицветной металлургии в городах. Например, выбросы диоксида серы (млн. т./год): вНорильске – 2,4, Мончегорске – 0,2, Никеле – 0,19, Орске –  0,17; выбросыоксида углерода (млн. т/год): в Новокузнецке – 0,44, Магнитогорске – 0,43,Липецке – 0,41, Череповце – 0,4, Нижнем Тагиле – 0,3 и т.д.

Изестественных и антропогенных источников в атмосферу ежегодно поступают сотнимиллионов тонн аэрозолей. К естественным источникам относят пыльные бури,вулканические извержения и лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO2) приводят к образованию в атмосфере аэрозолей.Несмотря на то, что время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляетсянесколькими сутками, они могут вызвать снижение средней температуры воздуха уземной поверхности на 0,1 – 0,3С0. Не меньшую опасность дляатмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения,образующиеся при сжигании топлива либо содержащиеся в промышленных выбросах.Минеральный состав аэрозолей антропогенного происхождения многообразен: оксидыжелеза и свинца, силикаты, сажа. Они содержатся в выбросах предприятийтеплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а такжеавтомобильного транспорта. Пыль, осаждающаяся в индустриальных районах,содержит до 20%оксида железа, 15%силикатов и 5%сажи, атакже примеси различных металлов (свинец, ванадий, молибден, мышьяк, сурьма ит.д.). В выбрасываемых в атмосферу аэрозолях присутствуют также хлор, бром,ртуть, фтор и другие элементы и соединения, опасные для здоровья человека.

Концентрацияаэрозолей меняется в весьма широких пределах: от 10 мг/м3 в чистойатмосфере до 2.10 мг/м3 в индустриальных районах. Концентрацияаэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с интенсивнымавтомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской местности. Средиаэрозолей антропогенного происхождения особую опасность для биосферыпредставляет свинец, концентрация которого изменяется от 0,000001 мг/м3для незаселенных районов до 0,0001 мг/м3 для селитебных территорий.В городах концентрация свинца значительно выше – от 0,001 до 0,03 мг/м3.

Аэрозоли загрязняют нетолько атмосферу, но и стратосферу, оказывая влияние на ее спектральныехарактеристики и вызывая опасность повреждения озонового слоя. Непосредственнов стратосферу аэрозоли поступают с выбросами сверхзвуковых самолетов, однакоимеются аэрозоли и газы, диффундирующие в стратосфере.

Основнойаэрозоль атмосферы – сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу,является короткоживущим газом (4 – 5 суток). По современным оценкам, на большихвысотах выхлопные газы авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO2  на 20%.Хотя эта цифраневелика, повышение интенсивности полетов уже в ХХ веке может сказаться наальбедо земной поверхности в сторону его увеличения. Выбросы SO2  в приземном слое могут увеличитьоптическую толщину атмосферы в видимых частях спектра, что приведет кнекоторому уменьшению поступления солнечной радиации в приземном слое воздуха.Таким образом, климатический эффект выбросов SO2 противоположен эффекту выбросов СО2, однакобыстрое вымывание сернистого ангидрида атмосферными осадками значительно ослабляетв целом его воздействие на атмосферу и климат. Ежегодное поступление сернистогогаза в атмосферу только вследствие промышленных выбросов оценивается почти в150 млн. т. В отличие от углекислого газа сернистый ангидрид является весьманестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой солнечнойрадиации он быстро превращается в серный ангидрид и в контакте с водяным паромпереводится в сернистую кислоту. В загрязненной атмосфере, содержащей диоксидазота, сернистый ангидрид быстро переводится в серную кислоту, которая,соединяясь с капельками воды, образует так называемые кислотные дожди.

Напрактике для определения степени загрязнения атмосферного воздуха используютдва норматива: предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДКсс)– для оценки осредненных за продолжительный период (от суток до года)концентраций и ПДКмр – для оценки непосредственно измеренныхмаксимальных разовых концентраций химического вещества в воздухе населенныхмест (при 20-минутной экспозиции).

Контроль загрязненияатмосферы на территории России осуществляется почти в 350 городах. Системанаблюдения включает 1200 станций и охватывает почти все города с населениемболее 100 тыс. жителей и города с крупными промышленными предприятиями.

Максимальныеразовые концентрации таких загрязнителей воздуха, как пыль, оксид углерода,диоксид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид водорода, превышаютсоответствующие ПДКмр более чем в 75%городов, контролируемыхпо каждой примеси. Во многих городах зарегистрировано превышение загрязнений в5 – 10 раз и более, при этом воздух загрязнен сразу несколькими вреднымивеществами. К числу таких наиболее загрязненных городов  относятся: Березники,Братск, Екатеринбург, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Новокузнецк,Норильск, Череповец и многие другие.

Более50 млн. человек испытывают воздействие различных вредных веществ, содержащихсяв воздухе в концентрациях, равных 10 ПДК, а свыше 60 млн. человек подвергаютсявоздействию вредных веществ, концентрация которых превышает 5 ПДК.

На загрязнение воздушногобассейна большое влияние оказывает выпадение кислотных соединений. Сегоднясерно- и азотокислотные осадки выпадают на значительных территориях РоссийскойФедерации. Как правило, они образуются в зоне действия предприятий цветнойметаллургии и химической переработки сернистого газового конденсата, а также натраекториях переноса воздушных масс от этих предприятий. Так, в районеНорильска сернокислотные осадки отравили тундру, озера и животный мир на многиесотни километров вокруг. Сернокислотные выбросы предприятий Норильска доносятсяс дождями до Канады.

Трансграничное загрязнение

Назагрязнение окружающей природной среды значительное влияние оказываюттрансграничные переносы загрязняющих веществ из стран, соседствующих с Россией.

Основнымирайонами трансграничного влияния на атмосферу России являются:

Западнаяи Восточная Европа (особенно Германия и Польша);

Северо-восточныерайоны Эстонии (район добычи ипереработки сланцев);

Украина (радиоактивное загрязнение в районе Чернобыля,высокая концентрация промышленных узлов в центральной части, в Харьковскойобласти и Донбассе);

Северо-западныйКитай (радиоактивное загрязнение);

СевернаяМонголия (горнопромышленные районы).

Косновным районам трансграничного влияния России на атмосферу сопредельныхтерриторий относятся:

Кольскийп-ов (горнопромышленные районы) – на Финляндию и Норвегию;

Санкт-Петербургскийпромышленный узел – на Финляндию и Эстонию;

ЮжныйУрал (промышленное и радиоактивное загрязнение) – на Казахстан;

НоваяЗемля, Карское и Баренцево моря – возможен разнос радиоактивного загрязнения насопредельные территории.

ВодообменРоссии с сопредельными территориями характеризуется значительным преобладаниемпритока поверхностных вод над их оттоком. Кроме того, состояние водных ресурсовбассейнов Волги и Дона оказывает влияние на экологическую обстановку вКаспийском и Черном морях, являющихся межгосударственными водными объектами.

Метеорологическийсинтезирующий центр «Восток» в рамках программы ЕМЕП (МСЦ-В, г. Москва) наоснове экспертных оценок данных по выбросам выполнил ориентировочные расчетытрансграничного переноса свинца и кадмия. Результаты этих расчетов показали,что загрязнение территории России свинцом и кадмием, переносимыми из другихстран, в основном, из стран – участников Конвенции о трансграничном загрязнениивоздуха на большие расстояния, значительно превышает загрязнение территорииэтих стран свинцом и кадмием от российских источников, что обусловленодоминированием западно-восточного переноса воздушных масс.

«Импорт» этих металлов вРоссию из Польши, Германии и Швеции более, чем в 10 раз превышает их «экспорт»из России. «Импорт» свинца из Украины, Белоруссии и Латвии в 5 – 7 разпревышает его «экспорт» из России, а «импорт» кадмия из этих стран и Финляндии– в 7 – 8 раз. При этом выпадения свинца на европейской территории России (ЕТР)довольно значительны и составляют ежегодно: из Украины – около 1100 т, Польши иБелоруссии – по 180 – 190 т, Германии – более 130 т. Выпадения кадмия на ЕТР изУкраины ежегодно превышают 40 т, Польши – почти 9 т, Белоруссии – около 7 т,Германии – более 5 т, Финляндии – свыше 6 т. Эти поступления особенносущественны для западных регионов России.

Отисточников Российской Федерации суммарные выпадения свинца и кадмия на ееевропейские территории составляют около 70%, а на долю источников другихстран приходится 30%.Однако доля трансграничного загрязнения этимиметаллами западных районов России значительно превышает 30%.

/>

Озоновый слой Земли

Озоновыйслой Земли – это слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой,лежащий между 7 – 8 (на полюсах), 17 – 18 (на экваторе) и 50 км надповерхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона,отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого на Земле.Его концентрация на высоте 20 – 22 км от поверхности Земли, где она достигаетмаксимума, ничтожно мала. Эта естественная защитная пленка очень тонка: втропиках ее толщина составляет всего 2 мм, у полюсов она вдвое больше.

Активнопоглощающий ультрафиолетовое излучение озоновый слой создает оптимальныесветовой и термические режимы земной поверхности, благоприятные длясуществования живых организмов на Земле. Концентрация озона в стратосференепостоянна, увеличиваясь от низких широт к высоким, и подвержена сезоннымизменениям с максимумом весной.

Своемусуществованию озоновый слой обязан деятельности фотосинтезирующих растений(выделение кислорода) и действию на кислород ультрафиолетовых лучей: 3О2+235кДж=2О3.

Онзащищает все живое на Земле от губительного действия этих лучей. Молекула газаозона содержит три атома кислорода (О3) в отличие от обычной,двухатомной, молекулы кислорода (О2). Предполагается, что глобальноезагрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и др.)может нарушить функционирование озонового слоя Земли.

Главную опасность дляатмосферного озона составляет группа химических веществ, объединенных термином«хлор-фторуглероды» (ХФУ), называемых также фреонами. В течение полувека этихимикаты, впервые полученные в 1928 г., считались чудо — веществами. Онинетоксичны, инертны, чрезвычайно стабильны, не горят, не растворяются в воде,удобны в производстве и хранении. И поэтому сфера применения ХФУ динамичнорасширялась. В массовых масштабах их начали использовать в качестве хладагентовпри изготовлении холодильников. Затем они стали применяться в системахкондиционирования воздуха, а с началом всемирного аэрозольного бума получилисамое широкое распространение. Фреоны оказались очень эффективны при промывкедеталей в электронной промышленности, а также нашли широкое применение впроизводстве пенополиуретанов. Пик их мирового производства пришелся на 1987 –1988 гг. и составил около 1,2 – 1,4 млн., т. в год, из которых на долю СШАприходилось около 35%.

Механизмдействия фреонов следующий. Попадая в верхние слои атмосферы, эти инертные уповерхности Земли вещества становятся активными. Под воздействиемультрафиолетового излучения химические связи в их молекулах нарушаются. Врезультате выделяется хлор, который при столкновении с молекулой озона«вышибает» из нее один атом. Озон перестает быть озоном, превращаясь вкислород. Хлор же, соединившись временно с кислородом, опять оказываетсясвободным и «пускается в погоню» за новой «жертвой». Его активности и агрессивностихватает на то, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.

Активнуюроль в образовании и разрушении озона играют также оксиды азота, тяжелыхметаллов (меди, железа, марганца), хлор, бром, фтор. Поэтому общий баланс озонав стратосфере регулируется сложным комплексом процессов, в которыхзначительными являются около 100 химических и фотохимических реакций. С учетомсложившегося в настоящее время газового состава стратосферы в порядке оценкиможно говорить, что около 70 %озона разрушается по азотному циклу, 17 –по кислородному, 10 – по водородному, около 2 – по хлорному и другим и около1,2 %поступает в тропосферу.

Вэтом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты участвуют как быв виде катализаторов, не меняя своего «содержания», поэтому процессы,приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению из нее, существенносказываются на содержании озона. В связи с этим попадание в верхние слоиатмосферы даже относительно небольших количеств таких веществ может устойчиво идолгосрочно влиять на установившийся баланс, связанный с образованием иразрушением озона.

Нарушитьэкологический баланс, как показывает жизнь, совсем несложно. Неизмеримо сложнеевосстановить его. Озоноразрушающие вещества на редкость стойки. Различные видыфреонов, попав в атмосферу, могут существовать в ней и творить своеразрушительное дело от 75 до 100 лет.

Малозаметныепоначалу, но накапливающиеся изменения озонового слоя привели к тому, что вСеверном полушарии в зоне от 30 до 64-го градуса северной широты с 1970 г.общее содержание озона сократилось на 4%зимой и на 1%летом. НадАнтарктидой – а именно здесь впервые была обнаружена «пробоина» в озоновом слое– каждую полярную весну открывается огромная «дыра», с каждым годом всеувеличивающаяся. Если в 1990 – 1991 гг. размеры озоновой «дыры» не превышали10,1 млн. км2, то в 1996 г., как сообщает бюллетень Всемирнойметеорологической организации (ВМО), ее площадь уже составляла 22 млн. км2.Эта площадь в 2раза больше площади Европы. Количество озона над шестымконтинентом было вполовину ниже нормативного.

Более40 лет ВМО наблюдает за озоновым слоем над Антарктидой. Феномен регулярногообразования «дыр» именно над ней и Арктикой объясняется тем, что озон особеннолегко уничтожается при низких температурах.

Впервыебеспрецедентная по своим масштабам озоновая аномалия в Северном полушарии,«накрывшая» гигантскую площадь от побережья Ледовитого океана до Крыма, былазафиксирована в 1994 г. Озоновый слой угасал на 10 – 15%, а в отдельныемесяцы – на 20 – 30%.Однако даже эта – исключительная картина неговорила о том, что вот-вот грянет еще более масштабная катастрофа.

И,тем не менее, уже в феврале 1995 г. ученые Центральной аэрологическойобсерватории (ЦАО) Росгидромета зарегистрировали катастрофическое падение (на 40%)озона над районами Восточной Сибири. К середине марта ситуация еще болееосложнилась. Это означало только одно – над планетой образовалась еще однаозоновая «дыра». Однако сегодня трудно говорить о периодичности появления этой«дыры». Будет ли она увеличиваться и какую территорию захватит – это покажутнаблюдения.

Происшедшеев Восточной Сибири аномальное явление вызвало настоящий шок у мировой научнойобщественности. На проходившей недавно в Греции международной конференциидостаточно активно обсуждалась, в частности, Сибирская аномалия. Однако там небыло выработано единого мнения о причинах возникновения подобных явлений.

В1985 г. над Антарктидой исчезла почти половина озонового слоя, при этомпоявилась «дыра», которая через два года расползлась на десятки миллионовквадратных километров и вышла за пределы шестого континента. С 1986 г.истощение озона не только продолжалось, но и резко усиливалось – онулетучивался в 2 – 3 раза быстрее, чем прогнозировали ученые. В 1992 г.озоновый слой уменьшился не только над Антарктидой, но и над другими районамипланеты. В 1994 г. была зарегистрирована гигантская аномалия, захватившаятерритории Западной и Восточной Европы, Северной Азии и Северной Америки.

Есливникнуть в эту динамику, то складывается впечатление, что атмосферная системадействительно вышла из равновесия и неизвестно, когда стабилизируется.Возможно, озоновые метаморфозы в какой-то мере есть отражение длительныхциклических процессов, о которых мы мало что знаем. Для объяснения нынешнихозоновых пульсаций нам не хватает данных. Быть может, они естественногопроисхождения, и, возможно, со временем все утрясется.

Многиестраны мира разрабатывают и осуществляют мероприятия по выполнению Венскихконвенций об охране озонового слоя и Монреальского протокола по веществам,разрушающим озоновый слой.

В чемзаключается конкретность мер по сохранению озонового слоя над Землей?

Согласномеждународным соглашениям промышленно развитые страны полностью прекращаютпроизводство фреонов и тетрахлорида углерода, которые также разрушают озон, аразвивающиеся страны – к 2010 г. Россия из-за тяжелого финансово-экономическогоположения попросила отсрочки на 3 – 4 года.

Вторымэтапом должен стать запрет на производство метилбромидов и гидрофреонов.Уровень производства первых в промышленно развитых странах с 1996 г. заморожен,гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г. Однако развивающиесястраны до сих пор не взяли на себя обязательств по контролю над этимихимическими субстанциями.

Восстановитьозоновый слой над Антарктидой при помощи запуска специальных воздушных шаров сустановками для производства озона надеется английская группа защитниковокружающей среды, которая называется «Помогите озону». Один из авторов этогопроекта заявил, что озонаторы, работающие от солнечных батарей, будутустановлены на сотнях шаров, наполненных водородом или гелием.

Несколько лет назад была разработана технологиязамены фреона специально подготовленным пропаном. Ныне промышленность уже натреть сократила выпуск аэрозолей с использованием фреонов, В странах ЕЭСнамечено полное прекращение использования фреонов на заводах бытовой химии ит.д.

Разрушение озонового слоя – один из факторов,вызывающих глобальное изменение климата на нашей планете. Последствия этогоявления, названного «парниковым эффектом»,  крайне сложно прогнозировать. Аведь ученые с тревогой говорят и о возможности изменения количества осадков,перераспределении их между зимой и летом, о перспективе превращения плодородныхрегионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана в результатетаяния полярных льдов.

Последствияразрушения озонового слоя можнопроиллюстрировать примерами. Так, 1%-ноесокращение озонового слоя вызывает 4%-ный скачок в распространении ракакожи. Вызывая рак кожи и ее старение, ультрафиолетовые лучи одновременноподавляют иммунную систему, что приводит к возникновениюинфекционных,вирусных, паразитарных и других заболеваний, к которым относятся корь, ветрянаяоспа, малярия, лишай, туберкулез, проказа и др. Десятки миллионов жителейпланеты полностью или частично потеряли зрение из-за катаракты – болезни,которая возникает в результате повышенной солнечной радиации.

Рост губительного воздействия ультрафиолетовогоизлучения вызывает деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижаетурожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность Мирового океана.

К ультрафиолетовым лучамочень чувствительны хвойные деревья и злаки, овощи, бахчевые культуры,сахарный тростник и бобовые. Данные экспериментов свидетельствуют о том, чторост некоторых растений сдерживается существующим уровнем радиации.

Фоновое загрязнение атмосферы.

Фоновоетехногенное загрязнение атмосферы формируется преимущественно под влияниемпромышленных выбросов и условий регионального и глобального рассеяния загрязняющихвеществ в атмосфере.

Содержаниедиоксида серы в атмосфере фоновых районов европейской территории России вхолодное время года изменяется от 0,0046 мг/м3 на северо-западе до0,001 мг/м3 в юго-восточной части региона, сульфатов – от 0,01 до0,007 мг/м3. В теплое время года концентрация диоксида серы в 2 – 8раз ниже. Повышение концентраций зимой обусловлено ухудшением метеорологическихусловий рассеяния примесей, увеличением количества промышленных выбросов,замедлением химических процессов трансформации веществ при низкой температуревоздуха.

Наазиатской территории России фоновые концентрации диоксида серы и сульфатов вравнинных районах достигают 0,001 – 0,002 мг/м3.

Среднегодоваяфоновая концентрация свинца в атмосферных осадках на территории России составляет1,5 – 2 мкг/л.

Традиционноеповышение содержания ртути в осадках наблюдается в юго-восточной части ЕТР ирайонах вокруг оз. Байкал – почти до 3 мкг/л. Годовой поток ртути в этихрегионах составляет соответственно 0,71 и 0,92 мг/м2. В Центральном районеЕТР концентрация ртути в осадках колебалась в пределах 0,13 – 0,33 мкг/л, агодовой поток не превышал 0,2 мг/м2.

Фоновые станции наевропейской территории России в отдельные годы отмечали увеличение концентрациисоединений азота (нитратов, аммония) в осадках в 1,3 – 2 раза.

Высокие уровни среднегодового выпадения серы (550 –750 кг/км2) и суммы соединений азота (370 – 720 кг/км2) ввиде значительных по площади ареалов (несколько тыс. км2)наблюдаются в густонаселенных и промышленных районах страны: в Северо-западном,Центральном, Центрально-Черноземном, Уральском, в Кемеровской области,Алтайском крае и в районе Норильска. Локальные ареалы (площадью до 1 тыс. км2)с интенсивностью среднегодовых выпадений серы 1500 – 3000 кг/км2фиксируются в ближних следах металлургических и нефтеперерабатывающихпредприятий, крупных ГРЭС, а также больших городов. Они отмечаются вокругМончегорска, Никеля, Санкт-Петербурга, Омска, Норильска, Новокузнецка, Москвы,Красноярска, Иркутска и др. Максимальные уровни среднегодового выпадения азотав локальных ареалах (300 – 600 кг/км2) отмечаются в Череповце,Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Самаре, Уфе, Магнитогорске, Троицке,Челябинске, Екатеринбурге, Асбесте, Перми, Новосибирске, Барнауле,Новокузнецке, Иркутске и Ангарске. Среднегодовые значения регионального фонанагрузок атмосферных выпадений соединений серы и азота на большом (100 км иболее) удалении от крупных промышленных источников выбросов в центре ЕТР длясеры меняются в пределах 400 – 600 кг/км2, на севере они превышают250 кг/км2, для нитратного азота значения регионального фонаизменяются от 100 кг/км2 в центре ЕТР до 50 кг/км2 насевере. На азиатской территории России региональный фон среднегодовых выпаденийсеры и азота ниже, чем на европейской. Так, в промышленных регионах онсоставляет (кг/км2): для серы – 200 – 300, нитратного азота – 50 –100, суммы соединений азота – 150 – 200. Самые низкие в России среднегодовыеуровни выпадений наблюдаются в Якутии: по сере – 50 – 120 кг/км2,нитратному азоту – 10 – 40 и сумме соединений азота – менее 150 кг/км2.

Доля выпадений серы, обусловленная переносомвоздушных масс из соседних областей, в большинстве случаев не превышает 50%.Однако в Белгородской, Курганской и Новгородской областях более половинывсей массы выпадений вызвана переносом их из соседних областей.

Наевропейской территории России уровень критических нагрузок по выпадениям серыпревышается лишь на локальных участках (Кольский п-ов, Ленинградская,Московская и Рязанская области), а по среднегодовым выпадениям азота (280 – 700кг/км2) – примерно на половине площади этой территории(Северо-западный, Северный и Центральный экономические районы). Для Урала иазиатской территории России этот показатель не оценен из-за отсутствия данныхпо уровням критических нагрузок.

Большуюдолю в загрязнении атмосферы составляют выбросы вредных веществ от автомобилей.Сейчас на Земле эксплуатируется около 500 млн. автомобилей, а к 2000 г.ожидается увеличение их числа до 900 млн. В 1997 г. в Москве эксплуатировались2400 тыс. автомобилей при нормативе 800 тыс. автомобилей на действующие дороги.

Внастоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше половинывсех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источникомзагрязнения атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 – 30 т воздуха,в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. Приэтом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): угарного газа – 700, диоксидаазота – 40, несгоревших углеводородов – 230 и твердых веществ – 2 – 5. Крометого, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинствесвоем этилированного бензина.

Наблюдения показали, чтов домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в3 – 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Транспортотравляет также водоемы, почву и растения.

Кислотность атмосферных осадков.

Обзорданных по кислотности атмосферных осадков за год по 44 станциям Федеральнойсети Росгидромета и некоторым пунктам региональной сети (исключая станции,расположенные в крупных городах и промышленных центрах) показал, что наибольшееколичество кислых компонентов за этот год выпало вдоль западной границыРоссийской Федерации при переносе с запада и юго-запада теплых и влажныхвоздушных масс. По направлению с запада и северо-запада на восток и юго-востокЕТР кислотность осадков и их количество заметно уменьшаются. Общую тенденцию кповышению щелочности осадков можно объяснить постепенным возрастаниемконтинентального климата и увеличением сухости воздуха.

Зимойна Среднерусской возвышенности, большей части Приволжской и на юге лесостепнойзоны величина рН колебалась около 5.

Кислотностьатмосферных осадков уменьшается на побережье северных, западно- ивосточносибирских морей. Осадки, выпадающие в Западной и Восточной Сибири,обладают пониженной кислотностью, что связано с повышенной и устойчивойзапыленностью воздуха в этих районах;

Результатынаблюдений за единичными значениями величины рН осадков показывают, чтонаправленных региональных изменений их кислотности на территории РФ в 1997 г.не произошло. Крайние значения этой величины изменились более чем в 100 раз наЕТР и почти в 1000 раз в Западной и Восточной Сибири, причем при осреднениисоответствующих данных за 30-летний период кислотность осадков находилась впределах одного порядка измеряемой величины.

Пространственно зонывыпадения осадков с повышенной кислотностью (рН<4) в основном сохранились: северо-запад РФ,Предуралье, западные и центральные районы Воронежской, Ростовской иВолгоградской областей, акватории Финского залива и Ладожского озера.

Источники загрязнения атмосферы.

Кприродным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные бури,лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продуктырастительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такогозагрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.

Антропогенныеисточники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К нимследует отнести:

1.Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т.углекислогогаза в год. В результате этого за 100 лет (1860 – 1960 гг.) содержание СО2увеличилось на 18 %  (с 0,027 до 0,032%).За последние тридесятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к 2000г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.

2. Работа тепловых электростанций, когда присжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазутаобразуются кислотные дожди.

3.Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразнымифторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озоновогослоя атмосферы (озоносферы).

4.Производственная деятельность.

5.Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, откотельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).

6.Выбросы предприятиями различных газов.

7.Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовыйзагрязнитель – монооксид углерода.

8.Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающеесяобразованием оксидов азота, которые вызывают смог.

9.Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

10. Вентиляционныевыбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высокихэнергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК врабочих помещениях 0,1 мг/м3. В больших количествах озон являетсявысокотоксичным газом.

Средства защиты атмосферы

Требования к выбросам ватмосферу.Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредныхвеществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Во всехслучаях должно  соблюдаться условие:

С+сф £ПДК                                                    (4)

по каждому вредномувеществу (сф – фоновая концентрация). Соблюдение этого требованиядостигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом изпомещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этомконцентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очисткувыбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускнойсистеме. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортныевыпускные системы.

На практике реализуютсяследующие варианты защиты атмосферного воздуха:

–      вывод токсичных веществ изпомещений общеобменной вентиляцией;

–      локализациятоксичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистказагрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственноеили бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствуетнормативным требованиям к приточному воздуху;

–      локализациятоксичныхвеществ взоне их образования местной вентиляцией,очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание ватмосфере;

–      очисткатехнологических газовых выбросов в специальных аппаратах, выброс и рассеиваниев атмосфере; в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляютатмосферным воздухом;

–      очисткаотработавших газов энергоустановок, например, двигателей внутреннего сгорания вспециальных агрегатах, и выброс в атмосферу или производственную зону (рудники,карьеры, складские помещения и т. п.)

Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферномвоздухе населенных мест устанавливают предельно допустимый выброс (ПДВ) вредныхвеществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических иэнергетических установок. Предельно допустимые выбросы ГТДУ самолетовгражданской авиации определены ГОСТ 17.2.2.04 — 86, выбросы автомобилей с ДВС –ГОСТ 17.2.2.03 – 87 и рядом других.

Распространениегазообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющихнезначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для болеекрупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения поддействием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке от пыли крупныечастицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются оченьмелкие частицы; их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовыевыбросы.

В зависимости отрасположения и организации выбросов источники загрязнения воздушногопространства подразделяют на затененные и незатененные, линейные и точечные.Точечные источники используют тогда, когда удаляемые загрязнения сосредоточеныв одном месте. К ним относят выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы идругие источники. Выделяющиеся из них вредные вещества при рассеивании ненакладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания (с заветреннойстороны). Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении,перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близкорасположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.

Основным документом,регламентирующим расчет рассеивания и определения приземных концентрацийвыбросов промышленных предприятий, является «Методика расчета концентраций ватмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД –86». Эта методика позволяет решать задачи по определению ПДВ при рассеиваниичерез одиночную незатененную трубу, при выбросе через низкую затененную трубу ипри выбросе через фонарь из условия обеспечения ПДК в приземном слое воздуха.

Аппараты очисткивентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители(сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные ивысокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные,хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппаратымногоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердыхпримесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядомпараметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивлениеи потребляемая мощность.

Эффективность очистки

h=(свх – свых)/свх                                              (5)

где свхисвых –массовые концентрации примесей в газе до и после аппарата.

Широкое применение для очистки газов отчастицполучили сухие пылеуловители –циклоны различных типов.

Электрическая очистка(электрофильтры) – одиниз наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли итумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующегоразряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних наосадительных и коронирующих электродах. Для этого применяют электрофильтры.

Для высокоэффективнойочистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки.Вэтом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономныхаппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.

Такие решения находят применение привысокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очисткеот твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельнойжидкости и т. п. Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очисткивоздуха с его последующим возвратом в помещение.

Способы очистки газовых выбросов ватмосферу.

Абсорбционный способочистки газов, осуществляемый в установках-абсорберах, наиболее прост и свысокой степенью очистки, однако требует громоздкого оборудования и очисткипоглощающей жидкости. Основан на химических реакциях между газом, например,сернистым ангидридом, и поглощающей суспензией (щелочной раствор: известняк,аммиак, известь). При этом способе на поверхность твердого пористого тела(адсорбента) осаждаются газообразные вредные примеси. Последние могут бытьизвлечены с помощью десорбции при нагревании водяным паром.

Способ окисления горючихуглеродистых вредных веществ в воздухе заключается в сжигании впламении образовании СО2 и воды, способ термического окисления – вподогреве и подаче в огневую горелку.

Каталитическое окислениес использованиемтвердых катализаторов заключается в том, что сернистыйангидрид проходит через катализатор в виде марганцевых составов или сернойкислоты.

Для очистки газов методомкатализа с использованием реакций восстановления и разложения применяютвосстановители (водород, аммиак, углеводороды, монооксид углерода). Нейтрализацияоксидов азота NOxдостигается применениемметана с последующим использованием оксида алюминия для нейтрализации на второмэтапе образующегося монооксида углерода.

Для очистки от СО и NOx отработанных газов дизельныхавтомобилей применяют аналогичный метод, например, для работающих вкарьерах автосамосвалов БелА3-540А.

Каталитический способзаключается в разложении озона с серебряно-пиролюзитовым(серебряно-марганцевым) катализатором.

Перспективенсорбционно-каталитический способ очистки особо токсичных веществ притемпературах ниже температуры катализа.

Адсорбционно-окислительныйспособ также представляется перспективным. Он заключается в физическойадсорбции малых количеств вредных компонентов с последующим выдуваниемадсорбированного вещества специальным потоком газа в реактортермокаталитического или термического дожигания.

В крупных городах дляснижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальныеградостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близкок дороге располагают низкие здания, затем – высокие и под их защитой – детскиеи лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений,озеленение.

Охрана атмосферного воздуха.

Атмосферный воздухявляется одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды.

Закон «О6 охране атмосферного воздуха» всестороннеохватывает проблему. Он обобщил требования, выработанные в предшествующие годыи оправдавшие себя на практике. Например, введение правил о запрещении ввода вдействие любых производственных объектов (вновь созданных илиреконструированных), если они в процессе эксплуатации станут источникамизагрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Получилидальнейшее развитие правила о нормировании предельно допустимых концентрацийзагрязняющих веществ в атмосферном воздухе.

Государственнымсанитарным законодательством только для атмосферного воздуха были установленыПДК для большинства химических веществ при изолированном действии и для ихкомбинаций.

Гигиенические нормативы –это государственное требование к руководителям предприятий. За их выполнениемдолжны следить органы государственного санитарного надзора Министерстваздравоохранения и Государственный комитет по экологии.

Большое значение длясанитарной охраны атмосферного воздуха имеет выявление новых источниковзагрязнения воздушной среды, учет проектируемых, строящихся и реконструируемыхобъектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализациейгенеральных планов городов, поселков и промышленных узлов в части размещенияпромышленных предприятий и санитарно-защитных зон.

В Законе «Об охранеатмосферного воздуха» предусматриваются требования об установлении нормативовпредельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативыустанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения, для каждоймодели транспортных и других передвижных средств и установок. Они определяютсяс таким расчетом, чтобы совокупные вредные выбросы от всех источниковзагрязнения в данной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществв воздухе. Предельно допустимые выбросы устанавливаются только с учетомпредельно допустимых концентраций.

Очень важны требованияЗакона, относящиеся к применению средств защиты растений, минеральных удобренийи других препаратов. Все законодательные меры составляют системупрофилактического характера, направленную на предупреждение загрязнениявоздушного бассейна.

Закон предусматривает нетолько контроль за выполнением его требований, но и ответственность за их нарушение.Специальная статья определяет роль общественных организаций и граждан восуществлении мероприятий по охране воздушной среды, обязывает их активносодействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкоеучастие общественности позволит реализовать положения этого закона. Так, в немсказано, что государство придает большое значение сохранению благоприятногосостояния атмосферного воздуха, его восстановлению и улучшению для обеспечениянаилучших условий жизни людей – их труда, быта, отдыха и охраны здоровья.

Предприятия или ихотдельные здания и сооружения, технологические процессы которых являютсяисточником выделения в атмосферный воздух вредных и неприятно пахнущих веществ,отделяют от жилой застройки синитарно-защитными зонами.Размерэтих зон до границы жилой застройки устанавливают: а) для предприятий стехнологическими процессами, являющимися источниками загрязнения атмосферноговоздуха вредными и неприятно пахнущими веществами, – непосредственно отисточников загрязнения атмосферы сосредоточенными (через трубы, шахты) илирассредоточенными (через фонари зданий и др.) выбросами, а также от местзагрузки сырья или открытых складов; 6) для тепловых электрических станций,производственных и отопительных котельных – от дымовых труб.

Санитарно-защитная зонадля предприятий и объектов может быть увеличена при необходимости и надлежащемобосновании не более чем в 3 раза в зависимости от следующих причин: а)эффективности предусмотренных или возможных для осуществления методов очисткивыбросов в атмосферу; б) отсутствия способов очистки выбросов; в) размещенияжилой застройки при необходимости с подветренной стороны по отношению кпредприятию в зоне возможного загрязнения атмосферы; г) розы ветров и другихнеблагоприятных местных условий (например, частые штили и туманы); д)строительства новых, еще недостаточно изученных вредных в санитарном отношениипроизводств.

Размерысанитарно-защитных зон для отдельных групп или комплексов крупных предприятийхимической, нефтеперерабатывающей, металлургической, машиностроительной идругих отраслей промышленности, а также тепловых электрических станций свыбросами, создающими большие концентрации различных вредных веществ ватмосферном воздухе и оказывающими особо неблагоприятное влияние на здоровье исанитарно-гигиенические условия жизни населения, устанавливают в каждомконкретном случае по совместному решению Минздрава и Госстроя России.

Размерысанитарно-защитных зон для предприятий, зданий и сооружений, где осуществляютсяработы с применением радиоактивных веществ, должны соответствовать санитарнымправилам работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующихизлучений.

Размер санитарно-защитныхзон для расчета рассеивания в атмосфере вредных веществ определяют с учетомсуммарного загрязнения наружного воздуха как технологическими и вентиляционнымивыбросами, так и существующими (фоновыми) загрязнениями. Величину фоновыхзагрязнений атмосферного воздуха в районе предполагаемого строительства илиреконструкции предприятия устанавливают местные органысанитарно-эпидемиологической и гидрометеорологической служб и представляют своиданные проектным организациям для расчета санитарно-защитных зон.

Для повышенияэффективности санитарно-защитных зон на их территории высаживаютдревесно-кустарниковую и травянистую растительность, снижающую концентрациюпромышленной пыли и газов. В санитарно-защитных зонах предприятий, интенсивнозагрязняющих атмосферный воздух вредными для растительности газами, следуетвыращивать наиболее газоустойчивые деревья, кустарники и травы с учетом степениагрессивности и концентрации промышленных выбросов. Особо вредны длярастительности выбросы предприятий химической промышленности (сернистый исерный ангидрид, сероводород, серная, азотная, фтористая и бромистая кислоты,хлор, фтор, аммиак и др.), черной и цветной металлургии, угольной итеплоэнергетической промышленности.

Заключение

Оценкаи прогноз химического состояния приземной атмосферы, связанного с природнымипроцессами ее загрязнения, существенно отличается от оценки и прогноза качестваэтой природной среды, обусловленного антропогенными процессами. Вулканической ифлюидной активностью Земли, другими природными феноменами нельзя управлять.Речь может идти только о минимизации последствий негативного воздействия,которое возможно лишь в случае глубокого понимания особенностейфункционирования природных систем разного иерархического уровня, и, преждевсего, Земли как планеты. Необходим учет взаимодействия многочисленныхфакторов, изменчивых во времени и пространстве, К главным факторам относятся нетолько внутренняя активность Земли, но и ее связи с Солнцем, космосом. Поэтомумышление «простыми образами» при оценке и прогнозе состояния приземнойатмосферы недопустимо и опасно.

Антропогенныепроцессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаютсяуправлению. Однако борьба с трансграничными переносами загрязняющих веществ ватмосфере может успешно вестись лишь при условии тесного международногосотрудничества, что представляет определенные трудности по разным причинам.

Оченьсложно оценивать и прогнозировать состояние атмосферного воздуха, когда на неговоздействуют и природные, и антропогенные процессы. Особенности такоговзаимодействия пока еще изучены слабо.

Экологическаяпрактика в России и за рубежом показала, что ее неудачи связаны с неполнымучетом негативных воздействий, неумением вы- брать и оценить главные факторы ипоследствия, низкой эффективностью использования результатов натурных итеоретических экологических исследований при принятии решений, недостаточнойразработанностью методов количественной оценки последствий загрязненияприземной атмосферы и других жизнеобеспечивающих природных сред.

Вовсех развитых странах приняты законы об охране атмосферного воздуха. Онипериодически пересматриваются с учетом новых требований к качеству воздуха ипоступления новых данных о токсичности и поведении загрязняющих веществ ввоздушном бассейне. В США сейчас обсуждается уже четвертый вариант закона очистом воздухе. Борьба идет между сторонниками охраны окружающей среды икомпаниями, экономически не заинтересованными в повышении качества воздуха.Г1равительством Российской Федерации разработан проект закона об охранеатмосферного воздуха, который в настоящее время обсуждается. Улучшение качествавоздуха на территории России имеет важное социально-экономическое значение.

Этообусловлено многими причинами, и, прежде всего, неблагополучным состояниемвоздушного бассейна мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, вкоторых проживает основная часть квалифицированного и трудоспособногонаселения.

Легкосформулировать формулу качества жизни в стользатяжной экологическийкризис: гигиенически чистый воздух, чистая вода, качественнаясельскохозяйственная продукция, рекреационная обеспеченность потребностейнаселения. Сложнее это качество жизни реализовать при наличии экономическогокризиса, ограниченных финансовых ресурсов. В такой постановке вопросанеобходимы исследования и практические мероприятия, составляющие основу«экологизации» общественного производства.

Всложных условиях структурной перестройки хозяйства необходим выборэкологической стратегиина этот период. Ведь именно в этот период будутзакладываться основы тех экологических условий жизни населения России, скоторыми оно будет жить в ХХIвеке.

Вусловиях структурной перестройки хозяйства в начале ХХI века экологическая стратегия, прежде всего, предполагаетразумную экологически обоснованную технологическую и техническую политику. Этуполитику можно сформулировать коротко: производить больше с меньшими затратами,т.е. сберегать ресурсы, использовать их с наибольшим эффектом, совершенствоватьи быстро менять технологии, внедрять и расширять рециклинг. Иными словами,должна быть обеспечена стратегия превентивных экологических мер, заключающаясяво внедрении самых совершенных технологий при структурной перестройкехозяйства, обеспечивающих энерго- и ресурсосбережение, открывающая возможностисовершенствования и быстрой смены технологий, внедрение рециклинга иминимизацию отходов. Концентрация усилий при этом должна быть направлена наразвитие производства потребительских товаров и увеличение доли потребления. Вцелом хозяйство России должно максимально сократить энерго- и ресурсоемкостьвалового национального продукта и потребление энергии и ресурсов в расчете наодного жителя. Сама рыночная система и конкуренция должны способствоватьреализации этой стратегии.

В том женаправлении превентивной экологической стратегии необходимо решать вопросы спродажей ресурсов за рубеж. Следует постепенно сокращать как физический объемтаких продаж, так идолюресурсов в общем экспорте. Особенноответственен вопрос передачи добычи ресурсов в руки зарубежных инвесторов. Ужесейчас отмечается совершенно явная тенденция зарубежных инвесторов вкладыватькапитал в первую очередь в ресурсодобывающие отрасли, особенно внефтегазодобычу. Такая тенденция, если она возобладает, будет способствоватьеще большему сдвигу страны к экологическим проблемам третьего мира.

Врусле превентивной экологической стратегии в переходный период необходиморешать и другие вопросы: возможность расширения экологически опасных отраслей(металлургической, химической, энергетической) в особенности в местахконцентрации предприятий этих отраслей; реализация проектов, которые могутиметь серьезные последствия для природы; захоронение экспортируемых из-зарубежа опасных отходов, в том числе из стран-членов СНГ.

Однойиз главных задач экологической стратегии в переходный период должна быть задачамаксимального сокращения потребления первичной биологической продукции натерритории России преимущественно за счет сокращения потребления территории ирубок леса, а также путем более интенсивного лесовосстановления. В рамках этойже задачи следует проводить работу по всемерному расширению площади особоохраняемых территорий, в первую очередь заповедников и национальных парков.

Впереходный период должно быть наращивание научного потенциала в сфере экологии,в особенности перспективных фундаментальных исследований, позволяющихсформулировать стратегию, которая могла бы обеспечить экологическую устойчивость развития России в ХХ1 веке.

Вконце книги считаем необходимым напомнить читателям, что уже наступает время,когда мир может задохнуться, если не придет на помощь природе человек. Толькочеловек владеет экологическим талантом – содержать окружающий мир в чистоте.

Список литературы

1.   Данилов-Данильян В.И. «Экология,охрана природы и экологическая безопасность» М.: МНЭПУ, 1997 г.

2.   Протасов В.Ф. «Экология, здоровье иохрана окружающей среды в России», М.: Финансы и статистика, 1999 г.

3.   Белов С.В. «Безопасностьжизнедеятельности» М.: Высшая школа, 1999 г.

4.   Данилов-Данильян В.И. «Экологическиепроблемы: что происходит, кто виноват и что делать?» М.: МНЭПУ, 1997 г.

5.   Козлов А.И., Вершубская Г.Г.«Медицинская антропология коренного населения Севера России» М.: МНЭПУ, 1999 г.