25. Антропогенное воздействие на атмосферу и пути снижения негативного эффекта.
Атмосфера – это газовая оболочка Земли с содержащимися в ней аэрозольными частицами. Человек оказывает воздействие на различные параметры и свойства атмосферы, ее химический состав, тепловой режим, перемещение, радиоактивность, электромагнитный фон и т. п.
Человек не оказывает большого влияния на концентрации основных химических элементов, входящих в состав воздуха - азота и кислорода. Отсутствие изменений в концентрации этих газов связано прежде всего с их высоким содержанием (азот - 78*09%, кислород - 20,95%), на фоне которых даже существенные воздействия человека на эти газы остаются практически не заметными. Этого, однако, нельзя сказать о двуокиси углерода. Концентрация ее постепенно увеличивается, что связано со значительными поступлениями углерода на фоне его низкого содержания в атмосфере (0,03%)
Особо заметные воздействия человека на атмосферу начались с тех пор, когда он начал активно вмешиваться в биосферные процессы, включая уничтожение лесов и особенно их выжигание, распашку земель и сопутствующую ей эрозию, осушение, орошение, строительство городов, промышленных объектов и т.п. Объемы выбросов вредных веществ в атмосферу сравнимы с их поступлением в результате естественных процессов. Они столь значительны и серьезны, что их относят иногда к непреднамеренным формам экологической войны. Наиболее опасны те воздействия человека на атмосферу, которые приобрели значение глобальных или имеют тенденцию перерастания в них..
В настоящее время имеется множество различных источников антропогенного характера, вызывающих загрязнение атмосферы и приводящих к серьезным нарушениям экологического равновесия. По своим масштабам наибольшее воздействие на атмосферу оказывают два источника: транспорт и промышленность. В среднем на долю транспорта приходится около 60 % общего количества атмосферных загрязнений, промышленности - 15, тепловой энергетики - 15, технологий уничтожения бытовых и промышленных отходов -10%.
Транспорт в зависимости от используемого топлива и типов окислителей выбрасывает в атмосферу оксиды азота, серы, оксиды и диоксиды углерода, свинца и его соединений, сажу, бензопирен (вещество из группы полициклических ароматических углеводородов, которое является сильным канцерогеном, вызывающим рак кожи).
Промышленность выбрасывает в атмосферу сернистый газ, оксиды и диоксиды углерода, углеводороды, аммиак, сероводород, серную кислоту, фенол, хлор, фтор и другие соединения и химические элементы. Но главенствующее положение среди выбросов (до 85 %) занимает пыль.
В результате загрязнения меняется прозрачность атмосферы, в ней возникают аэрозоли, смог и кислотные дожди.
Человеческая деятельность приводит к тому, что загрязнения поступают в атмосферу в основном в двух видах - в виде аэрозолей (взвешенных частиц) и газообразных веществ.
Главные источники аэрозолей - промышленность строительных материалов, производство цемента, открытая добыча угля и руд, черная металлургия и другие отрасли. Общее количество аэрозолей антропогенного происхождения, поступающих в атмосферу в течение года составляет 60 млн. тонн. Это в несколько раз меньше объема загрязнений естественного происхождения (пыльные бури, вулканы).
Гораздо большую опасность представляют газообразные вещества, на долю которых приходится 80-90% всех антропогенных выбросов. Это соединения углерода, серы и азота. Соединения углерода, прежде всего углекислый газ сам по себе не ядовит, но с накоплением его связана опасность такого глобального процесса как «парниковый эффект». Кроме того выбрасывается угарный газ, в основном двигателями внутреннего сгорания.
Соединения азота представлены ядовитыми газами - окисью и перекисью азота. Они так же образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, при работе теплоэлектростанций, при сжигании твердых отходов.
Наибольшую опасность представляет собой загрязнение атмосферы соединениями серы, и прежде всего сернистым газом. Соединения серы выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, зарубежной Европы, европейской части России, Украины. В южном полушарии оно ниже.
С попаданием в атмосферу соединений серы и азота непосредственно связано выпадение кислотных дождей. Механизм их образования очень прост. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды. Затем вместе с дождями, туманами они выпадают на землю в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают нормы кислотности почвы, ухудшают водообмен растений, способствуют высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера, они угнетают их флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни - от рыб до микроорганизмов. Большой вред кислотные дожди наносят и различным конструкциям (мостам, памятникам и т.д.).
Главные регионы распространения кислотных осадков в мире - США, зарубежная Европа, Россия и страны СНГ. Но в последнее время они отмечены в промышленных районах Японии, Китая, Бразилии.
Расстояние между районами образования и районами выпадения кислотных осадков может достигать даже тысячи километров. Например, главные виновники кислотных осадков в Скандинавии - промышленные районы Великобритании, Бельгии и ФРГ.
Ученые и инженеры пришли к выводу: главный путь предупреждения загрязнения атмосферы должен заключаться в постепенном сокращении вредных выбросов, ликвидации их источников. Поэтому необходим запрет на использование высокосернистых угля, нефти и топлива.
КУРСОВАЯ РАБОТА
Антропогенное воздействие на атмосферу
Введение…………………………………………………………………………...3
1 Загрязнение атмосферного воздуха…………………………………………....4
1.1 Естественное загрязнение атмосферы…………………………………….…4
1.2 Антропогенное загрязнение атмосферы…………………………………….4
2 Основные источники антропогенного загрязнения атмосферы……….…….8
2.1 Загрязнение атмосферы промышленными отходами………………………8
2.1.1 Загрязнение атмосферного воздуха тепловыми и атомными электростанциями………………………………………………………………………… 9
2.1.2 Загрязнение атмосферного воздуха выбросами черной и цветной металлургии……………………………………………………………………………. .9
2.1.3 Загрязнение атмосферного воздуха выбросами химического производства………………………………………………………………………….…….10
2.2 Загрязнение атмосферы выбросами автотранспорта……………………...12
3 Последствия антропогенного загрязнения атмосферы……………………...14
3.1 Последствия локального (местного) загрязнения атмосферы……………14
3.2 Последствия глобального загрязнения атмосферы…………………….….17
4 Охрана атмосферного воздуха………………………………………………..24
4.1 Средства защиты атмосферы………………………………………………..24
4.1.1 Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта………………….28
4.1.2 Способы очистки промышленных выбросов в атмосферу……………...30
4.2 Основные направления охраны атмосферы………………………………..31
Заключение…………………………………………………………………….…34
Список литературы………………………………………………………………35
Приложение А……………………………………………………………………36
Приложение Б……………………………………………………………………37
Введение
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности - «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.
Охрана атмосферного воздуха - ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды - пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.
Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.
Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.
Цель курсовой работы - изучить проблемы антропогенного загрязнения атмосферы и выявить факторы, влияющие на состояние атмосферного воздуха.
Задачи курсовой работы:
- Изучить источники загрязнения атмосферы;
- Выявить экологические последствия антропогенного загрязнения атмосферы;
3.Охарактеризовать влияние атмосферного загрязнения на здоровье человека;
- Рассмотреть способы очистки загрязненного воздуха, поступающего в атмосферу;
- Ознакомиться с основными средствами защиты атмосферы.
1.Загрязнение атмосферного воздуха
1.1 Естественное загрязнение атмосферы
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.
Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы -вулканическая и флюидная активность Земли. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные. Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару.
Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.
Значительно загрязняют атмосферу большие лесные пожары. Но чаще всего они появляются в засушливые годы. Дым от лесных распространяется на тысячи км. Это приводит к значительному уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности.
Пыльные бури появляются в связи с переносом мощным ветром поднятых с земной поверхности частиц земли. Мощные ветры - смерчи и ураганы - поднимают в воздух и большие обломки пород, но долго в воздухе они не держатся. При мощных пыльных бурях в атмосферный воздух поднимается до 50 млн. т. пыли.
Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на континентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэропланктон - бактерии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии) и т. д.
На долю естественных факторов в конце XX в. приходилось 75% общего загрязнения атмосферы. Остальные 25% возникали в результате деятельности человека.
1.2 Антропогенное загрязнение атмосферы
Влияние человека на атмосферу становится все глубже, все многограннее. Это стало не только научной, но и го-сударственной проблемой.
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:
1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.);
2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).
Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяют также на первичные и вторичные. Первичные — это вещества, содержащиеся непосредственно в выбросах предприятий и поступающие с ними от разных источников. Вторичные являются продуктами трансформации первичного или вторичного синтеза. Они нередко более опасны по сравнению с первичными веществами.
В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения атмосферы стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный характер. Они могут оказывать различные воздействия на атмосферу: непосредственное - на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.); воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение состава, увеличение концентрации СО 2 , аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, системы "океан-атмосфера" и др.)
Загрязняющие вещества, выброшенные в воздушный бассейн в виде газов или аэрозолей предприятиями, могут:
1) оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);
2) физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в литосферу и гидросферу;
3) включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);
4) изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться,испаряться, кристаллизоваться и т. п.) или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха, после чего пойти одним из вышеуказанных путей;
5) находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь циркуляционными потоками в различные слои тропо- и стратосферы и в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).
Антропогенное загрязнение атмосферы делится на:
1)Радиоактивное
2)Электромагнитное
3)Шумовое
4)Аэрозольные
1) Наибольшую опасность представляет радиоактивное за-грязнение атмосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно ши-роко используются в различных областях. Халатное отно-шение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоак-тивное заражение атмосферы и биосферы в целом связано, например, с испыта-ниями атомного оружия.
Во второй половине 20 столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подвод-ные лодки с ядерными установками. При нормальной экс-плуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атом-ных объектах.
Так, при взрыве на Чернобыльской атомной станции в окружающую среду было выброшено лишь около 5% ядерно-го топлива. Но это привело к облучению многих людей, большие территории были загрязнены настолько, что стали опасными для здоровья. Это потребовало переселе-ния тысяч жителей из зараженных районов. Повышение радиации в результате выпадения радиоактивных осад-ков было отмечено за сотни и тысячи километров от места аварии.
В настоящее время все острее встает проблема складиро-вания и хранения радиоактивных отходов военной про-мышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды. Таким образом, использование ядерной энергии по-ставило перед человечеством новые серьезные проблемы.
2) Электромагнитные излучения техногенного происхождения являются, источниками физического загрязнения окружающей среды. Возрастание уровня электромагнитного загрязнения в последнее время говорит об электромагнитном смоге (по аналогии с химическим смогом). Электромагнитное загрязнение окружающей среды и химическое загрязнение имеют общие черты: и тот и другой вид предполагает более или менее постоянные уровни, и оба смога могут оказать неблагоприятное влияние на людей, животный и растительный мир.
3) Шумы относятся к числу вредных для человека загрязнений атмосферы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными спектрами менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц.
4) Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются тепловые электростанции (ТЭС), которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест.
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.
К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц.
При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует смешиванию воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
2 Основные источники антропогенного загрязнения
атмосферы
2.1 Загрязнение атмосферы промышленными отходами
Основное антропогенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт и ряд отраслей промышленности. По особенностям строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители, как правило, подразделяют на механические и химические.
Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:
1) Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 - 1960 гг.) содержание СО 2 увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%). За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли.
2) Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.
3) Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).
4) Производственная деятельность.
5) Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).
6) Выбросы предприятиями различных газов.
7) Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель - монооксид углерода.
8) Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.
9) Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).
10) Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при предельно допустимой концентрации (ПДК) в рабочих помещениях 0,1 мг/м 3 . В больших количествах озон является высокотоксичным газом.
Каждой отрасли промышленности присущ характерный состав и масса веществ, поступающих в атмосферу. Это определяется прежде всего составом веществ, применяемых в технологических процессах, и экологическим совершенством последних. В настоящее время экологические показатели теплоэнергетики, металлургии, нефтехимического производства и ряда других производств изучены достаточно подробно. Меньше исследованы показатели машиностроения и приборостроения, их отличительными особенностями являются: широкая сеть производств, приближенность к жилым зонам, значительная гамма выбрасываемых веществ, среди которых могут содержаться вещества 1 и 2-го класса опасности, такие как пары ртути, соединения свинца и т. п. (Приложение А)
По данным ученых, ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает большое количество вредных веществ. (Таблица 1)
Таблица 1.Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России.
2.1.1 Загрязнение атмосферного воздуха тепловыми и атомными электростанциями
В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т. угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO 2 и SO 3 , 120— 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.
Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологичное газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.
Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) — радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы — отопительная система жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой высоты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентрациях рассеиваются вблизи котельных установок.
2.1.2 Загрязнение атмосферного воздуха выбросами черной и цветной металлургии
При выплавке одной тонны стали, в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.
Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.
Отрасли черной металлургии выбрасывают в воздух различные газы. Выброс пыли в расчете на 1 т передельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа—2,7 кг и марганца—0,5 — 0,1 кг. В выбросах в результате доменного процесса содержатся соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, редких металлов, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Значительным источником загрязнения воздуха являются агломерационные фабрики. Во время агломерации происходит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10 % серы, а после агломерации ее остается менее 0,2 - 0,8 %. Выброс сернистого газа при агломерации составляет 190 кг на 1 т руды.
Мартеновский и конверторный сталеплавильные процессы выбрасывают при подаче кислорода в расплавленный металл 25 - 52 г/м пыли на 1 т стали, до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа. При коксовании 1 т угля образуется 300 - 320 м коксового газа, в состав которого входят: водород 50 - 62 % (объемных); метан 20 - 34; окись углерода 4,5 - 4,7; углекислый газ 1,8 - 4,0; азот 5 - 10 ; углеводороды 2,0 - 2,6 и кислород 0,2 - 0,5 %. Основная масса этих выбросов при производстве улавливается, но 6 % попадает в атмосферу. Иногда в силу технологического нарушения режима работы коксовых батарей в атмосферу выбрасываются значительные объемы неочищенного газа.
Предприятия цветной металлургии выбрасывают в атмосферу сернистый и углекислый газ, окись углерода и пыли окислов разных металлов. При получении металлического алюминия электролизом, с отходящими газами от электролизных ванн, в атмосферных воздух выделяется значительное количество газообразных и пылевидных фтористых соединений. В частности, при получении 1 т. алюминия в зависимости от типа и мощности электролизера расходуется от 33 до 47 кг фтора, при этом около 65 % его попадает в атмосферу. .
2.1.3 Загрязнение атмосферного воздуха выбросами химического производства
Выбросы этой отрасли, хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнообразных химических производствах атмосферный воздух загрязняют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота, хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).
1) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
2) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
3) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
4) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.
5) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики. стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция.
Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
6) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.
2.2 Загрязнение атмосферы выбросами автотранспорта
С полным правом мы можем считать XX в. веком развития всех видов транспорта. С выхлопными газами в воздух поступает около 200 вредных примесей. При сгорании 1 л бензина расходуется 10 - 12 тыс. л воздуха, а при пробеге 15 тыс. 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. При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): угарного газа - 700, диоксида азота - 40, несгоревших углеводородов - 230 и твердых веществ - 2 - 5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.
Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отработавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 % углеводородов от их общего выброса.
Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и, особенно, от двигателя - источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора выбросы оксида углерода увеличиваются в 4-5 раза. Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свинца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70 % свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в виде соединений в атмосферу с отработавшими газами, из них 30 % оседает на земле сразу за срезом выпускной трубы автомобиля, 40 % остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5-3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине.
Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, сажу, альдегиды и др. Содержание токсичных составляющих в продуктах сгорания существенно зависит от режима работы двигателя. Высокие концентрации оксида углерода и углеводородов характерны для ГТДУ на пониженных режимах (при холостом ходе, рулении, приближении к аэропорту, заходе на посадку), тогда как содержание оксидов азота существенно возрастает при работе на режимах, близких к номинальному (взлете, наборе высоты, полетном режиме).
Суммарный выброс токсичных веществ в атмосферу самолетами с ГТДУ непрерывно растет, что обусловлено повышением расхода топлива до 20 - 30 т/ч и неуклонным ростом числа эксплуатируемых самолетов. Отмечается влияние ГТДУ на озоновый слой и накопление углекислого газа в атмосфере.
Наибольшее влияние на условия обитания выбросы ГТДУ оказывают в аэропортах и зонах, примыкающих к испытательным станциям. Сравнительные данные о выбросах вредных веществ в аэропортах подзывают, что поступления от ГТДУ в приземной слой атмосферы составляют, %: оксид углерода - 55, оксиды азота - 77, углеводороды - 93 и аэрозоль - 97. Остальные выбросы выделяют наземные транспортные средства с ДВС.
Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете, при наземных испытаниях в процессе их производства или после ремонта, при хранении и транспортировании топлива. Состав продуктов сгорания при работе таких двигателей определяется составом компонентов топлива, температурой сгорания, процессами диссоциации и рекомбинации молекул. Количество продуктов сгорания зависит от мощности (тяги) двигательных установок. При сгорании твердого топлива из камеры сгорания выбрасываются пары воды, диоксид углерода, хлор, пары соляной кислоты, оксид углерода, оксид азота, а также твердые частицы Аl2O3 со средним размером 0,1 мкм (иногда до 10 мкм).
При старте ракетные двигатели неблагоприятно воздействуют не только на приземной слой атмосферы, но и на космическое пространство, разрушая озоновый слой Земли. Масштабы разрушения озонового слоя определяются числом запусков ракетных систем и интенсивностью полетов сверхзвуковых самолетов.
В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5 % токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.
3 Последствия антропогенного загрязнения атмосферы
3.1 Последствия локального (местного) загрязнения атмосферы
Загрязнение воздуха, представляющее более явную и скорую угрозу здоровью людей, связано с попаданием в атмосферу токсинов, которые вырабатываются в некоторых производственных процессах. Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0.1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.
Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:
1) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;
2) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;
3) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества. В некоторых случаях воздействие одни из загрязняющих веществ в комбинации с другими приводят к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.
Установлена зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечнососудистых заболеваний.
Дело в том, что концентрация углекислого газа, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 мл. к смерти. Объясняется это тем, что это исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином (красными кровяными тельцами). При соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение (сверх нормы, равной 0.4%) содержание которого в крови сопровождается:
1) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени;
2) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при содержании 2-5%);
3) изменениями деятельности сердца и легких (при содержании более 5%);
4) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (при содержании 10-80%).
Степень воздействия оксида углерода на организм зависят не только от его концентрации, но и от времени пребывания (экспозиции) человека в загазованном воздухе.
Диоксид серы и серный ангидрид Диоксид серы (SO 2) и серный ангидрид (SO 3) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности. Эти окислители - основные составляющие фотохимического смога, повторяемость которого велика в сильно загрязненных городах, расположенных в низких широтах северного и южного полушария (Лос-Анджелес, в котором около 200 дней в году отмечается смог, Чикаго, Нью-Йорк и другие города США; ряд городов Японии, Турции, Франции, Испании, Италии, Африки и Южной Америки). (Приложение Б)
Назовем некоторые другие загрязняющие воздух вещества, вредно действующие на человека. Установлено, что у людей, профессионально имеющих дело с асбестом повышена вероятность раковых заболеваний бронхов и диафрагм, разделяющих грудную клетку и брюшную полость.
Бериллий оказывает вредное воздействие (вплоть до возникновения онкологических заболеваний) на дыхательные пути, а также на кожу и глаза.
Пары ртути вызывают нарушение работы центральной верхней системы и почек. Поскольку ртуть может накапливаться в организме человека, то в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей.
В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. В Великобритании 10% случаев смертельных исходов приходится на хронический бронхит; населения в возрасте 40-59 лет страдает этим заболеванием.
Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и превращение в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается излучением. Наибольшую опасность представляют радиоактивные вещества с периодом полураспада от нескольких недель до нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в организм растений и животных. Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные вещества с продуктами питания поступают в организм человека и могут накапливаться в таком количестве, которое способно нанести вред здоровью человека.
Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят большой вред не только человеку, но отрицательно влияют на животных, состояние растений и экосистем в целом.
В экологической литературе описаны случаи массового отравления диких животных, птиц, насекомых при выбросах вредных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касается крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со съеденными запыленными растениями.
В растения токсичные вещества поступают различными способами. Установлено, что выбросы вредных веществ действуют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы пылью токсичных металлов, особенно в соединении с серной кислотой, губительно действует на корневую систему, а через нее и на все растение.
Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.). Другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак, цианистый водород и др.). Особенно опасен для растений диоксид серы (SO), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные — сосны, ели, пихты, кедр.
В результате воздействия высокотоксичных загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование некроза на концах листьев и хвоинок, выход из строя органов ассимиляции и т. д. Увеличение поверхности поврежденных листьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежно скажется на среде ее обитания.(Таблица 2)
|
Вредные вещества |
Характеристика |
|
Диоксид серы |
Основной загрязнитель, яд для ассимиляционных органов растений, действует на расстоянии до 30 км |
|
Фтористый водород и четырехфтористый кремний |
Токсичны даже в небольших количествах, склонны к образованию аэрозолей, действуют на расстоянии до 5 км |
|
Хлор, хлороводород |
Повреждают в основном на близком расстоянии |
|
Соединения свинца, углеводороды, оксид углерода, азот |
Заражают растительность в районах высокой концентрации промышленности и транспорта |
|
Сероводород |
Клеточный и ферментный яд |
|
Повреждает растения на близком расстоянии |
Таблица 2. Токсичность загрязнителей воздуха для растений
Способна ли растительность восстановиться после снижения воздействия вредных загрязняющих веществ? Во многом это будет зависеть от восстанавливающей способности оставшейся зеленой массы и общего состояния природных экосистем. В то же время следует заметить, что невысокие концентрации отдельных загрязнителей не только не вредят растениям, но и, как, например, кадмиевая соль, стимулируют прорастание семян, прирост древесины, рост некоторых органов растений.
В улучшении воздушной среды городов и поселков большое значение имеют архитектурные и планировочные мероприятия. Структура планировки должна способствовать улучшению микроклимата и защите воздушного бассейна. Необходимо учитывать основные источники загрязнения окружающей среды - промышленные объекты и установки, автомобильные дороги, аэропорты и аэродромы, железные дороги, телецентры, ретрансляторы, радиостанции, электростанции, дискомфортные природно-климатические условия, организацию очистки и утилизацию отходов и т. д. В зависимости от вредности выбрасываемых в атмосферу веществ и степени их очистки в ходе технологического процесса промышленные предприятия делятся на пять классов. Для предприятий первого класса устанавливается санитарно-защитная зона шириной 1000 м, второго - 500, третьего - 300, четвертого - 100 и пятого - 50 м. В зоне допускается расположение пожарных депо, бань, прачечных, гаражей, складов, административно-служебных зданий, торговых помещений и т. д., но не жилых домов. Территория этих зон обязательно должна быть озеленена. Роль зеленых насаждений и лесопарковых массивов в городах многогранна. Зеленые насаждения являются биофильтром, отфильтровывают вредные примеси, радиоактивные частицы, поглощают шум.
В целом защита атмосферного воздуха от загрязнений должна проводиться не только в региональном или местном масштабе, а в первую очередь в глобальном, поскольку воздух не знает никаких границ и находится в вечном движении.
3.2 Последствия глобального загрязнения атмосферы
К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:
1) возможное потепление климата (“парниковый эффект”);
2) нарушение озонового слоя;
3) выпадение кислотных дождей.
4) образование смога
Большинство ученых в мире рассматривают их как крупнейшие экологические проблемы современности.
1) Систематические наблюдения за содержанием диоксида углерода в атмосфере показывают его рост. Известно, что углекислый газ в атмосфере, подобно стеклу в оранжерее, пропускает лучистую энергию Солнца к поверхности Земли, оно задерживает инфракрасное (тепловое) излучение Земли и тем самым создает так называемый тепличный (парниковый) эффект.
Глобальные изменения климата тесно связаны с загрязнением атмосферы промышленными отходами и выхлопными газами. Влияние человеческой цивилизации на климат Земли - реальность, последствия которой ощущаются уже сейчас. Ученые считают, что сильная жара в 1988 г. и засуха в США - в какой-то мере следствия так называемого эффекта - глобального потепления атмосферы земли в результате повышения содержания в ней углекислого газа из-за вырубки лесов, поглощающих его, и сжигание такого топлива, как уголь и бензин, при котором происходит выброс этого газа в атмосферу. Углекислый газ и другие загрязнители действуют подобно пленке или стеклу в парниках: они пропускают солнечное тепло к Земле и удерживают его здесь. В целом температура на земле в первые 5 мес 1988 г. была выше, чем в любой аналогичный период за те 130 лет, как ведутся измерения. Можно утверждать, что причиной изменения температуры стало давно ожидавшееся глобальное потепление, связанное с загрязнением окружающей среды. Тенденция к потеплению является не естественным явлением, а следствием парникового эффекта.
Как известно, главным по значению «парниковым» газом является водяной пар. За ним следуют углекислый газ, обеспечивающий в 80-х гг. 49 % дополнительного по сравнению с началом прошлого века увеличения парникового эффекта, метан (18 %), фреоны (14 %), закись азота NO (6 %). На остальные газы приходится 13 %.
Изменение климата ученые связывают с изменениями содержания в атмосфере «парниковых» газов. Известно, как менялся химический состав атмосферы 160 тыс. лет. Эти сведения получены на основе анализа состава пузырьков воздуха в ледниковых кернах, извлеченных с глубины до 2 км на станции «Восток» в Антарктиде и в Гренландии. Найдено, что в теплые периоды концентрации углекислого газа и метана были примерно в 1,5 раза выше, чем в холодные ледниковые. Эти результаты подтверждают высказанное в 1861 г. Дж. Тиндалем предположение о том, что историю изменения климата Земли можно объяснить изменениями концентрации углекислого газа в атмосфере.
В спокойном состоянии человек пропускает через легкие 10 - 11 тыс. дм 3 воздуха в сутки, тогда как при физических нагрузках и повышении температуры воздуха потребность в кислороде может возрасти в 3 - 6 раз. Соответственно население планеты выделяет в год более 6 млрд. т углекислого газа (СО 2). С учетом домашних животных эта цифра по меньшей мере удвоится. Тем самым чисто биологический вклад в увеличение содержания углекислого газа в атмосфере оказывается соизмеримым с промышленным выбросом углекислого газа.
Наряду с ростом потребления ископаемого топлива увеличение содержания СО 2 в атмосфере может быть связано с уменьшением массы наземной растительности. Особенно сказывается вырубка высокопродуктивных лесов в странах Южной Америки и Африке. Скорость уничтожения лесов - легких планеты - растет, и к концу столетия при нынешних темпах площадь лесов уменьшится на 20 - 25 %.
Предсказывают, что увеличение содержания СО 2 в атмосфере на 60 % от современного уровня может вызвать повышение температуры земной поверхности на 1,2 - 2,0 С. Существование же обратной связи между величиной снежного покрова, альбедо и температурой поверхности должно привести к тому, что изменения температуры могут быть еще большими и вызвать коренное изменение климата на планете с непредсказуемыми последствиями.
Если сегодняшний уровень потребления ископаемых топлив сохранится до 2050 г., то концентрация СО 2 в атмосфере возрастет вдвое. В отсутствии других факторов это приведет к повышению температуры поверхности Земли на 3 о С.
К сожалению, растет содержание в атмосфере не только СО 2 но и других «парниковых» газов, в частности оксида азота, оксид серы, кислорода, а также метана, фреонов и других органических веществ. Если темпы роста концентрации «парниковых» газов сохранятся на прежнем уровне, то к 2020 г. загрязнение атмосферы будет соответствовать эквивалентному удвоению содержания СО 2 .
Удвоение концентрации метана приведет к повышению температуры земной поверхности на 0,2 - 0,3 о С.
Увеличение концентрации фреонов в тропосфере в 20 раз приведет к возрастанию температуры поверхности на 0,4 - 0,5 о С. Увеличение температуры на 1 о С произойдет при одновременном удвоении содержания метана, аммиака, и оксида азота.
В то же время климатологи считают значительным изменением средней температуры даже на 0,1 о С, а увеличение температуры на 3,5 о С - критическим.
Глобальное потепление приведет к заметному перемещению в более высокие широты основных географических зон Северного полушария. Зона тундры, в частности, будет постепенно исчезать при продвижении в более высокие широты лесов. Несомненно, что потепление окажет существенное влияние на континентальные и морские льды.
Площадь ледников на территории РФ будет сокращаться и многие из них сравнительно быстро исчезнут. Заметно сократится площадь зоны вечной мерзлоты. Ледяной покров Северного Ледовитого океана в следующем столетии или будет полностью разрушен, или его заменит сравнительно тонкий лед, который будет возникать зимой и таять летом.
Хотя перечисленные здесь черты ожидаемого изменения природных условий на территории нашей страны сравнительно благоприятны для народного хозяйства, из-за быстрого изменения климата они могут привести к существенным трудностям, в особенности если изменения не будут учтены при долгосрочном планировании хозяйственной деятельности.
Парниковый эффект нарушит климат планеты, изменив такие критически важные переменные величины, как осадки, ветер, слой облаков, океанические течения и размеры полярных ледниковых шапок. Хотя последствия для отдельных стран далеко не ясны, ученые уверены в общих тенденциях. Внутренние районы континентов станут суше, а побережья влажнее. Холодные сезоны станут короче, а теплые длиннее. Усиление испарения приведет к тому, что почва станет суше на обширных площадях.
Одна из наиболее широко обсуждаемых и вызывающих страх последствий парникового эффекта - это прогнозируемое повышение уровня моря в результате повышения температуры. Большинство ученых считают, что этот подъем будет относительно постепенным, создавая проблемы в основном в странах с большой численностью населения, живущего на уровне или ниже уровня моря, в таких, как Нидерланды и Бангладеш. Что касается географических районов, то парниковый эффект может оказать наибольшее влияние в высоких широтах северного полушария. Снег и лед отражают солнечный свет в космическое пространство, не позволяя температуре повышаться. Но в связи с потеплением на всем земном шаре плавающий арктический лед начнет таять, в результате чего для отражения останется меньше снега и льда.
2) Общее количество озона в атмосфере не велико, тем не менее, озон — один из наиболее важных ее компонентов. Благодаря ему смертоносная ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и 40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 6500 раз.
Озон образуется в основном в стратосфере под действием коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца. В зависимости от времени года и удаленности от экватора содержание озона в верхних слоях атмосферы меняется, однако значительные отклонения от средних величин концентрации озона впервые были отмечены лишь в начале 80-х годов прошлого века. Тогда над южным полюсом планеты резко увеличилась озоновая дыра - область с пониженным содержанием озона.
Осенью 1985 г. его содержание снизилось относительно среднего на 40%. Уменьшение содержания озона наблюдалось и на других широтах. Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к изменению (увеличению) количества ультрафиолетового излучения Солнца, достигающего поверхности Земли, нарушению теплового баланса планеты. Изменение интенсивности солнечного излучения заметно влияет на биологические процессы, что, в конце концов, может привести к критическим ситуациям. С увеличением доли ультрафиолетовой составляющей в излучении, доходящем до поверхности планеты, связывают рост числа раковых заболеваний кожи у людей и животных.
У человека это три вида быстротекущих раковых заболеваний: меланома и две карциномы. Установлено, что увеличение дозы ультрафиолетового излучения на 1% приводит к увеличению раковых заболеваний на 2%. Однако у жителей высокогорных районов, где интенсивность излучения в несколько раз выше, чем на уровне моря, рак крови встречается реже, чем у жителей низменностей. Это противоречие пока объясняют тем, что не столько увеличился уровень облучения, сколько изменился образ жизни людей по современным данным, озоновая дыра существовала практически всегда, то появляясь, время от времени, то исчезая в соответствии с сезонными изменениями в состоянии атмосферы.
В начале 80-х годов прошлого века было установлено, что произошли серьезные изменения в динамике этого явления - «дыра» перестала восстанавливаться до исходного состояния. Таким образом, природные колебания концентрации озона в стратосфере усложнились из-за антропогенного воздействия людей, которые стали значительно больше времени проводить на солнце. В то же время жесткое ультрафиолетовое излучение относится к числу ионизирующих излучений, а, следовательно, является мутагенным фактором среды обитания. По расчетам одна молекула хлора способна разрушить до 1 млн. молекул озона в стратосфере, а одна молекула оксида азота — до 10 молекул озона.
Феномен антарктической «озоновой дыры» по одной из теорий объясняется воздействием хлорфторуглеродов (фреонов) антропогенного происхождения. Так, измерения показали почти двукратное превышение фоновых концентраций хлорсодержащих частиц в зоне антарктической «дыры» и наличие в весенние месяцы в стратосфере над Антарктидой областей почти без озона.
3) Кислотные осадки — это серная и азотная кислоты, образующиеся при растворении в воде диоксидов серы и азота, и выпадающие на поверхность земли вместе с дождем, туманом, снегом или пылью.
Кислотные дожди - следствие нарушения круговорота веществ между атмосферой, гидросферой и литосферой.
Кислотность измеряется водородным показателем (рН), который выражается десятичным логарифмом концентрации водородных ионов. Облачная и дождевая вода в нормальных условиях должна иметь рН = 5,6 - 5,7. Это зависит от растворения в ней атмосферного углекислого газа с образованием слабой угольной кислоты. Но вот уже десятки лет над Северной Америкой и Европой выпадают дожди с содержанием в них кислот в десятки, сотни, тысячи раз большими. По содержанию кислоты современные дожди соответствуют сухому вину, а часто и столовому уксусу. Кислота в дождях вызвана растворением оксидов серы и азота и образованием соответствующих кислот.
Сернистый газ образуется и выбрасывается в атмосферу при сжигании угля, нефти, мазута, а так же при добычи цветных металлов из сернистых руд. А оксиды азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии - основы цивилизации и прогресса, увы, сопровождается закислением окружающей среды. Дело осложняется еще и тем, что трубы тепловых электростанций стали расти в высоту. Их высота достигла 250 - 300 и даже 400 м.
Количество выбросов в атмосферу не уменьшилось, но они теперь рассеиваются на огромных территориях, преодолевают большие расстояния, переносятся через государственные границы. В странах Скандинавии только 20 - 25 % всех кислотных дождей собственного происхождения, а остальное они получают от дальних и ближних соседей. Вследствие более частых западных ветров через западные границы Россия получает в 8 - 10 раз больше соединений серы и азота, чем от нас переносится в обратном направлении. Закисление дождей, а затем почв и природных вод вначале протекало как скрытый, незаметный процесс. Чистые, но уже подкисленные озера сохраняли свою обманчивую красоту.
Лес выглядел таким же, как и раньше, но уже начались необратимые изменения. При кислотных дождях чаще всего страдают пихта, ель, сосна, потому что смена хвои происходит реже, чем смена листьев и она накапливает больше вредных веществ за один и тот же период времени.
Кислота разрушает сооружения из мрамора и известняка. Эта судьба грозит Тадж-Махалу - шедевру индийской архитектуры периода Великих Монголов, в Лондоне - Тауэру и Вестминстерскому аббатству. Античная конная статуя римского императора Марка Аврелия, которая более четырех веков украшала знаменитую площадь на Капитолийском холме, построенная по проекту Микеланджело, «переехала» в реставрационные мастерские в 1981 г. Дело в том, что эта статуя работы неизвестного мастера, возраст которой составляет 1800 лет, «тяжело больна». Высокий уровень загрязнения атмосферы, выхлопные газы автомобилей, а также палящие лучи солнца и дожди нанесли огромный ущерб бронзовой статуи императора.
Для снижения материального ущерба металлы, чувствительные к автомобильным выбросам, заменяют на алюминий; на сооружения наносят специальные газоустойчивые растворы и краски. Многие ученые видят в развитии автотранспорта и во все большем загрязнении воздуха крупных городов автомобильными газами главную причину увеличения заболевания легких.
4)Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения.
В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей; интенсивная солнечная радиация и безветрие или очень слабый обмен воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии.
Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количестве озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
4 Охрана атмосферного воздуха
4.1 Средства защиты атмосферы
На XIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН в июне 1997 года было принято одно из основных направлений природоохранной деятельности национальных правительств в рамках программы. Это направление заключается в поддержании чистоты атмосферного воздуха планеты. Для защиты атмосферы необходимы административные и технические меры, направленные на уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы. Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Необходимо определить причины загрязнения, проанализировать вклад отдельных источников в общее загрязнение и выявить возможности ограничить эти выбросы.
Так в целях защиты окружающей среды в декабре 1997 года был принят Киотский протокол, направленный на регулирование выбросов в атмосферу парниковых газов. В РФ на сохранение и улучшение качества атмосферного воздуха направлен закон «Об охране атмосферного воздуха». Этот закон должен регулировать отношения в области охраны атмосферного воздуха, чтобы улучшить состояние атмосферного воздуха и обеспечить благоприятную среду для обитания человека, предотвратить химическое и т. п. воздействие на атмосферный воздух и обеспечить рациональное использование воздуха в промышленности.
Контроль загрязнения атмосферы на территории России осуществляется почти в 350 городах. Система наблюдения включает 1200 станций и охватывает почти все города с населением более 100 тыс. жителей и города с крупными промышленными предприятиями.
Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК.
Соблюдение этого требования достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.
На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха:
Вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;
Локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;
Локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязненного воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере;
Очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере; в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом;
Очистка отработавших газов энергоустановок, например, двигателей внутреннего сгорания в специальных агрегатах, и выброс в атмосферу или производственную зону (рудники, карьеры, складские помещения и т. п.)
Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных мест устанавливают предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических установок.
Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, мокрые, фильтры); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твердых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность.
Широкое применение для очистки газов от частиц получили сухие пылеуловители - циклоны различных типов.
Электрическая очистка (электрофильтры) - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Для этого применяют электрофильтры.
Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.
Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твердых примесей; при одновременной очистке от твердых и газообразных примесей; при очистке от твердых примесей и капельной жидкости и т. п.
Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение.
Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению реальных возможностей ограничения этих выбросов.
В городских и промышленных конгломератах, где имеются значительные концентрации малых и больших источников загрязняющих веществ, лишь комплексный подход, базирующийся на конкретных ограничениях для конкретных источников или их групп, может привести к установлению приемлемого уровня загрязнения атмосферы при сочетании оптимальных экономических и технологических условий. Исходя из этих положений, необходим независимый источник информации, который располагал бы сведениями не только о степени загрязнения атмосферы, но и видах технологических и административных мер. Объективная оценка состояния атмосферы совместно со сведениями обо всех возможностях уменьшения выбросов позволяет создать реальные планы и долговременные прогнозы загрязнения атмосферы применительно к наихудшим и наиболее благоприятным обстоятельствам и формирует твердую основу для выработки и укрепления программы защиты атмосферы.
По продолжительности программы защиты атмосферы подразделяются на долговременные, средней продолжительности и кратковременные. Методы подготовки планов по защите атмосферы базируются на обычных методах планирования и координируются так, чтобы удовлетворять долговременные требования в этой области.
Неотъемлемой частью кратковременного и средней продолжительности планирования являются незамедлительные меры по предотвращению дальнейшего загрязнения наиболее неблагополучных в этом отношении районов путем установки оборудования, конструированного специально для снижения выбросов от существующих источников загрязнений. Если предложения по долгосрочным мерам для защиты атмосферы представлены в виде просто рекомендаций, то они, как правило, не реализуются, поскольку требования, предъявляемые промышленности часто не совпадают с ее интересами и планами развития.
Важнейший фактор в формировании прогнозов по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах, особенно в результате процессов сгорания, заведена общенациональная оценка основных источников твердых и газообразных выбросов за последние 10—14 лет. Затем сделан прогноз о возможном уровне выбросов на предстоящие 10—15 лет. При этом были учтены два направления развития национальной экономики:
1) пессимистическая оценка—допущение о сохранении существующего уровня технологии и ограничений по выбросам, а также о сохранении существующих методов контроля загрязнений на действующих источниках и о применении современных высокоэффективных сепараторов только на новых источниках выбросов;
2) оптимистическая оценка—допущение о максимальном развитии и использовании новой технологии с ограниченным количеством отходов и применении методов, снижающих твердые и газообразные выбросы как от существующих, так и от новых источников. Таким образом, оптимистическая оценка становится целью при уменьшении выбросов.
Составление прогноза включает: определение основных мер, необходимых в данной технико-экономической ситуации; установление альтернативных путей промышленного развития (особенно для топливных и других энергетических источников); оценку комплексных капиталовложений, требуемых для реализации всего стратегического плана; сопоставление этих затрат с ущербом от загрязнения атмосферы. Соотношение капиталовложений на защиту атмосферы (включая оборудование для ограничения выбросов от существующих и вновь вводимых источников) и суммарного ущерба от загрязнения атмосферы составляет примерно 3: 10.
Вполне справедливо будет включить стоимость оборудования для ограничения выбросов в себестоимость продукции, а не в затрату на защиту атмосферы, тогда указанное соотношение капиталовложений и ущерба от загрязнений составит 1: 10.
Отдельные области исследований по защите атмосферы часто группируются в список в соответствии с рангом процессов, приводящие к ее загрязнению.
- Источники выбросов (местоположение источников, применяемое сырье и методы его переработки, а также технологические процессы).
- Сбор и накопление загрязняющих веществ (твердых, жидких и газообразных).
- Определение и контроль за выбросами (методы, приборы, технологии).
- Атмосферные процессы (расстояние от дымовых труб, перенос на дальние расстояния, химические превращения загрязняющих веществ в атмосфере, расчет ожидаемого загрязнения и составление прогнозов, оптимизация высоты дымовых труб).
- Фиксация выбросов (методы, приборы, стационарные и мобильные замеры, точки замеров, сетки замеров).
- Воздействие загрязненной атмосферы на людей, животных, растения, строения, материалы и т. д.
- Комплексная защита атмосферы в сочетании с защитой окружающей среды.
При этом необходимо учитывать различные точки зрения, основными из которых являются:
- законодательная (административные меры);
- организационная и контролирующая;
- прогностическая с созданием проектов, программ и планов;
- экономическая с получением дополнительных экономических эффектов;
- научная, проведение исследований и разработок;
- испытания и измерения;
- реализация, включая производство продукция и создание установок;
- практическое применение и эксплуатация;
- стандартизация и унификация.
4.1.1 Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта
Оценка автомобилей по токсичности выхлопов. Большое значение имеет повседневный контроль над автомашинами. Все автохозяйства обязаны следить за исправностью выпускаемых на линию машин. При хорошо работающем двигателе в выхлопных газах окиси углерода должно содержаться не более допустимой нормы.
Положением о Государственной автомобильной инспекции на нее возложен контроль за выполнением мероприятий по охране окружающей среды от вредного влияния автомототранспорта.
В принятом стандарте на токсичность предусмотрено дальнейшее ужесточение нормы, хотя они и сегодня в России жестче европейских: по окиси углерода - на 35%, по углеводородам - на 12%, по окислам азота-на 21%.
На заводах введены контроль и регулирование автомобилей по токсичности отработавших газов.
Системы управления городским транспортом. Разработаны новые системы регулирования уличного движения, которые сводят к минимуму возможность образования пробок, потому что, останавливаясь и потом, набирая скорость, автомобиль выбрасывает в несколько раз больше вредных веществ, чем при равномерном движении.
Построены автомагистрали в обход городов, которые приняли весь поток транзитного транспорта, который раньше нескончаемой лентой тянулся по городским улицам. Резко снизилась интенсивность движения, уменьшился шум, чище стал воздух.
В Москве создана автоматизированная система управления дорожным движением «Старт». Благодаря совершенным техническим средствам, математическим методам и вычислительной технике она позволяет оптимально управлять движением транспорта во всем городе и полностью освобождает человека от обязанностей непосредственного регулирования автомобильных потоков. «Старт» на 20 - 25% сократит задержки транспорта у перекрестков, на 8-10% уменьшит количество дорожно-транспортных происшествий, улучшит санитарное состояние городского воздуха, увеличит скорость сообщения общественного транспорта, снизит уровень шумов.
Перевод автотранспорта на дизельные двигатели. По мнению специалистов, перевод автотранспорта на дизельные двигатели уменьшит выброс в атмосферу вредных веществ. В выхлопе дизеля почти не содержится ядовитой окиси углерода, так как дизельное топливо сжигается в нем практически полностью.
К тому же дизельное топливо свободно от тетраэтила свинца, присадки, которая используется для повышения октанового числа бензина, сжигаемого в современных карбюраторных двигателях с высокой степенью сжигания.
Дизель экономичнее карбюраторного двигателя на 20-30%. Более того, для производства 1 л дизельного топлива требуется в 2,5 раза меньше энергии, чем для производства того же количества бензина. Получается, таким образом, как бы двойная экономия энергоресурсов. Именно этим объясняется быстрый рост числа автомобилей, работающих на дизельном топливе.
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания. Создание автомобилей с учетом требований экологии - одна из серьезных задач, которые стоят сегодня перед конструкторами.
Совершенствование процесса сгорания топлива в двигателе внутреннего сгорания, применение электронной системы зажигания приводит к уменьшению в выхлопе вредных веществ.
Нейтрализаторы. Большое внимание придается разработке устройства снижения токсичности-нейтрализаторов, которыми можно оснастить современные автомобили.
Способ каталитического преобразования продуктов сгорания заключается в том, что отработавшие газы очищаются, вступая в контакт с катализатором.
Одновременно происходит дожигание продуктов неполного сгорания, содержащихся в выхлопе автомобилей.
Нейтрализатор крепят к выхлопной трубе, и газы, прошедшие через него, выбрасываются в атмосферу очищенными. Одновременно устройство может выполнять функции глушителя шума. Эффект от использования нейтрализаторов достигается внушительный: при оптимальном режиме выброс в атмосферу оксида углерода уменьшается на 70-80%, а углеводородов - на 50-70%.
Значительно улучшить состав выхлопных газов можно с помощью различных добавок к топливу. Ученые разработали присадку, которая снижает содержание сажи в выхлопных газах на 60-90% и канцерогенных веществ - на 40%.
В последнее время на нефтеперерабатывающих предприятиях страны широко внедряется процесс каталитического риформинга низкооктановых бензинов. В результате можно выпускать неэтилированные, малотоксичные бензины.
Использование их снижает загрязненность атмосферного воздуха, увеличивает срок службы автомобильных двигателей, сокращает расход топлива.
Газ вместо бензина. Высокооктановое, стабильное по составу газовое топливо хорошо смешивается с воздухом и равномерно распределяется по цилиндрам двигателя, способствуя более полному сгоранию рабочей смеси.
Суммарный выброс токсичных веществ у автомобилей, работающих на сжиженном газе, значительно меньше, чем у машин с бензиновыми двигателями. Так, грузовик «ЗИЛ-130», переведенный на газ, имеет показатель по токсичности почти в 4 раза меньше, чем его бензиновый собрат.
При работе двигателя на газе происходит более полное сгорание смеси. А это ведет к снижению токсичности отработавших газов, уменьшению нагарообразования и расхода масла, увеличению моторесурса. Кроме того, сжиженный газ дешевле бензина.
Электромобиль. В настоящее время, когда автомобиль с бензиновым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящих к загрязнению окружающей среды, специалисты все чаще обращаются к идее создания «чистого» автомобиля. Речь, как правило, идет об электромобиле.
В настоящее время в нашей стране производятся электромобили пяти марок.
Электромобиль Ульяновского автозавода («УАЗ»-451-МИ) отличается от остальных моделей системой электродвижения на переменном токе и встроенным зарядным устройством. В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах.
4.1.2 Способы очистки промышленных выбросов в атмосферу
К основным способам относятся:
1)Абсорбционный метод;
2)Способ окисления горючих;
3)Каталитическое окисление;
4)Сорбционно-каталитический;
5)Адсорбционно-окислительный;
Абсорбционный способ очистки газов, осуществляемый в установках-абсорберах, наиболее прост и дает высокую степень очистки, однако требует громоздкого оборудования и очистки поглощающей 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 быть извлечены с помощью десорбции при нагревании водяным паром.
Способ окисления горючих углеродистых вредных веществ в воздухе заключается в сжигании в пламени и образовании СО 2 и воды, способ термического окисления - в подогреве и подаче в огневую горелку.
Каталитическое окисление с использованием твердых катализаторов заключается в том, что сернистый ангидрид проходит через катализатор в виде марганцевых составов или серной кислоты.
Для очистки газов методом катализа с использованием реакций восстановления и разложения применяют восстановители (водород, аммиак, углеводороды, монооксид углерода). Нейтрализация оксидов азота NO достигается применением метана с последующим использованием оксида алюминия для нейтрализации на втором этапе образующегося монооксида углерода.
Перспективен сорбционно-каталитический способ очистки особо токсичных веществ при температурах ниже температуры катализа.
Адсорбционно-окислительный способ также представляется перспективным. Он заключается в физической адсорбции малых количеств вредных компонентов с последующим выдуванием адсорбированного вещества специальным потоком газа в реактор термокаталитического или термического дожигания.
В крупных городах для снижения вредного влияния загрязнения воздуха на человека применяют специальные градостроительные мероприятия: зональную застройку жилых массивов, когда близко к дороге располагают низкие здания, затем - высокие и под их защитой - детские и лечебные учреждения; транспортные развязки без пересечений, озеленение.
4.2 Основные направления охраны атмосферы
На XIX специальной сессии Генеральной Ассамблеи ООН в июне 1997 года было принято одно из основных направлений природоохранной деятельности национальных правительств в рамках программы. Это направление заключается в поддержании чистоты атмосферного воздуха планеты. Для защиты атмосферы необходимы административные и технические меры, направленные на уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы.
Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Необходимо определить причины загрязнения, проанализировать вклад отдельных источников в общее загрязнение и выявить возможности ограничить эти выбросы.
Так в целях защиты окружающей среды в декабре 1997 года был принят Киотский протокол, направленный на регулирование выбросов в атмосферу парниковых газов. В РФ на сохранение и улучшение качества атмосферного воздуха направлен закон «Об охране атмосферного воздуха» он всесторонне охватывает проблему. Этот закон должен регулировать отношения в области охраны атмосферного воздуха, чтобы улучшить состояние атмосферного воздуха и обеспечить благоприятную среду для обитания человека, предотвратить химическое и т. п. воздействие на атмосферный воздух и обеспечить рациональное использование воздуха в промышленности.
Закон «Об охране атмосферного воздуха» обобщил требования, выработанные в предшествующие годы и оправдавшие себя на практике. Например, введение правил о запрещении ввода в действие любых производственных объектов (вновь созданных или реконструированных), если они в процессе эксплуатации станут источниками загрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Получили дальнейшее развитие правила о нормировании предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
Государственным санитарным законодательством только для атмосферного воздуха были установлены ПДК для большинства химических веществ при изолированном действии и для их комбинаций.
Гигиенические нормативы - это государственное требование к руководителям предприятий. За их выполнением должны следить органы государственного санитарного надзора Министерства здравоохранения и Государственный комитет по экологии.
Большое значение для санитарной охраны атмосферного воздуха имеет выявление новых источников загрязнения воздушной среды, учет проектируемых, строящихся и реконструируемых объектов, загрязняющих атмосферу, контроль за разработкой и реализацией генеральных планов городов, поселков и промышленных узлов в части размещения промышленных предприятий и санитарно-защитных зон.
В Законе «Об охране атмосферного воздуха» предусматриваются требования об установлении нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативы устанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения, для каждой модели транспортных и других передвижных средств и установок. Они определяются с таким расчетом, чтобы совокупные вредные выбросы от всех источников загрязнения в данной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществ в воздухе.
Предельно допустимые выбросы устанавливаются только с учетом предельно допустимых концентраций.
Очень важны требования Закона, относящиеся к применению средств защиты растений, минеральных удобрений и других препаратов. Все законодательные меры составляют систему профилактического характера, направленную на предупреждение загрязнения воздушного бассейна.
Закон предусматривает не только контроль за выполнением его требований, но и ответственность за их нарушение. Специальная статья определяет роль общественных организаций и граждан в осуществлении мероприятий по охране воздушной среды, обязывает их активно содействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкое участие общественности позволит реализовать положения этого закона. Так, в нем сказано, что государство придает большое значение сохранению благоприятного состояния атмосферного воздуха, его восстановлению и улучшению для обеспечения наилучших условий жизни людей - их труда, быта, отдыха и охраны здоровья.
Предприятия или их отдельные здания и сооружения, технологические процессы которых являются источником выделения в атмосферный воздух вредных и неприятно пахнущих веществ, отделяют от жилой застройки санитарно-защитными зонами. Санитарно-защитная зона для предприятий и объектов может быть увеличена при необходимости и надлежащем обосновании не более чем в 3 раза в зависимости от следующих причин:
а) эффективности предусмотренных или возможных для осуществления методов очистки выбросов в атмосферу;
б) отсутствия способов очистки выбросов;
в) размещения жилой застройки при необходимости с подветренной стороны по отношению к предприятию в зоне возможного загрязнения атмосферы;
г) розы ветров и других неблагоприятных местных условий (например, частые штили и туманы);
д) строительства новых, еще недостаточно изученных вредных в санитарном отношении производств.
Размеры санитарно-защитных зон для отдельных групп или комплексов крупных предприятий химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, машиностроительной и других отраслей промышленности, а также тепловых электрических станций с выбросами, создающими большие концентрации различных вредных веществ в атмосферном воздухе и оказывающими особо неблагоприятное влияние на здоровье и санитарно-гигиенические условия жизни населения, устанавливают в каждом конкретном случае по совместному решению Минздрава и Госстроя России.
Для повышения эффективности санитарно-защитных зон на их территории высаживают древесно-кустарниковую и травянистую растительность, снижающую концентрацию промышленной пыли и газов. В санитарно-защитных зонах предприятий, интенсивно загрязняющих атмосферный воздух вредными для растительности газами, следует выращивать наиболее газоустойчивые деревья, кустарники и травы с учетом степени агрессивности и концентрации промышленных выбросов. Особо вредны для растительности выбросы предприятий химической промышленности (сернистый и серный ангидрид, сероводород, серная, азотная, фтористая и бромистая кислоты, хлор, фтор, аммиак и др.), черной и цветной металлургии, угольной и теплоэнергетической промышленности.
Заключение
Охрана воздуха - задача нашего века, проблема, ставшая социальной.
Оценка и прогноз химического состояния приземной атмосферы, связанного с природными процессами ее загрязнения, существенно отличается от оценки и прогноза качества этой природной среды, обусловленного антропогенными процессами.
Вулканической и флюидной активностью Земли, другими природными феноменами нельзя управлять. Речь может идти только о минимизации последствий негативного воздействия, которое возможно лишь в случае глубокого понимания особенностей функционирования природных систем разного иерархического уровня, и, прежде всего, Земли как планеты. Необходим учет взаимодействия многочисленных факторов, изменчивых во времени и пространстве. К главным факторам относятся не только внутренняя активность Земли, но и ее связи с Солнцем, космосом. Поэтому мышление «простыми образами» при оценке и прогнозе состояния приземной атмосферы недопустимо и опасно.
Антропогенные процессы загрязнения воздушного бассейна в большинстве случаев поддаются управлению.
Масштабы антропогенного воздействия на окружающую среду и уровень вытекающей из этого опасности заставляют искать новые подходы к развитию технологических процессов, которые, являясь не менее эффективными в экономическом смысле, во много раз превосходили бы существующие по степени экологической чистоты.
Легко сформулировать основные методы достижения чистого воздуха. Сложнее эти методы реализовать при наличии экономического кризиса, ограниченных финансовых ресурсов. В такой постановке вопроса необходимы исследования и практические мероприятия, которые помогут справиться с проблемами антропогенного загрязнения атмосферы.
Фактически противоречие между экономикой и экологией означает противоречие между необходимостью гармоничного развития системы природа-человек-производство и недостаточной объективной возможностью, а порой и просто субъективным нежеланием такой гармонии на современном этапе развития производственных сил и производственных отношений.
Список использованных источников
- http://www.ecology-portal.ru/publ/12-1-0-296
- http://www.globalm.ru/question/52218/
- Степановских А.С. С 79 Экология: Учебник для вузов. — М.: ЮНИТИ-ДАНА, - 703 с.
- Химия и жизнь №11, 1999, с. 22 - 26
- Николайкин Н. И. Экология: Учеб. для вузов / Н. И. Николайкин, Н. Е. Николайкина, О. П. Мелехова. — 3-е изд., стереотип. — М.: Дрофа, 2004. — 624 с: ил.
- http://burenina.narod.ru/6-7.htm
7) Марчук Г. И., Кондратьев К. Я. Приоритеты глобальной экологии. М.: Наука, 1992. 26) с.
8) http://mishtal.narod.ru/Atm.html
9) Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России»,10) Круговорот вещества в природе и его изменение хозяйственной деятельностью человека. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1990. 252 с.
11) Наше общее будущее. М.: Прогресс. 1989. 376 с.
12) Миланова Е. В., Рябчиков А. М. Использование природных ресурсов и охрана природы. М.: Высш. шк., 1986. 280 с.
13) Данилов-Данильян В.И. «Экология, охрана природы и экологическая безопасность» М.: МНЭПУ, 1997 г.
14) Лебедева М. И., Анкудимова И. А. Экология: Учеб. пособие. Тамбов: Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. 80 с.
15) http://www.car-town.ru/interesnoe-o-sgoranii/obrazovanie-smoga.html
16) Белов С.В. «Безопасность жизнедеятельности» М.: Высшая школа, 1999 г.
17) Родионов А. И. и др. Техника защиты окружающей среды. Учебник для вузов. М. Химия. 1989.
18) Балашенко С. А., Демичёв Д. М.. Экологическое право. М., 1999.
Загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий
Рисунок А.1
Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека
|
Вредные вещества |
Последствия воздействия на организм человека |
|
Оксид углерода |
Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замедляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти |
|
Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умственных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение дли |
|
|
Оксиды азота |
Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию |
|
Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижает сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит |
|
|
Токсичные выбросы (тяжелые металлы) |
Вызывают рак, нарушение функций половой системы и дефекты у новорожденных |
Таблица Б.1
Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
Введение
Понятие и основные виды антропогенных воздействий
Общее понятие экологического кризиса
История антропогенных экологических кризисов
Пути выхода из глобального экологического кризиса
Заключение
Используемая литература и источники
Введение
С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно видоизменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества – как органического, живого, так и минерального, костного.
Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX веке в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост. Последствия антропогенной (предпринимаемой человеком) деятельности проявляется в истощении природных ресурсов, загрязнения биосферы отходами производства, разрушении природных экосистем, изменении структуры поверхности Земли, изменении климата. Антропогенные воздействия приводят к нарушению практически всех природных биогеохимических циклов.
В соответствии с плотностью населения меняется и степень воздействия человека на окружающую среду. При современном уровне развития производительных сил деятельность человеческого общества сказывается на биосфере в целом.
Понятие и основные виды антропогенного воздействия
Антропогенный период, т.е. период, в котором возник человек, является революционным в истории Земли. Человечество проявляет себя как величайшая геологическая сила по масштабам своей деятельности на нашей планете. А если вспомнить о непродолжительности времени существования человека по сравнению с жизнью планеты, то значение его деятельности предстанет еще яснее.
Под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных и других интересов человека, вносящую физические, химические, биологические и другие изменения в природную среду. По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: целенаправленными и стихийными, прямыми и косвенными, длительными и кратковременными, точечными и площадными и т. д.
Антропогенные воздействия на биосферу по их экологическим последствиям разделяют на положительные и отрицательные (негативные). К положительным воздействиям можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и др.
К отрицательным (негативным) воздействиям на биосферу относят все виды воздействий, создаваемых человеком и угнетающих природу. Небывалые по мощности и разнообразию негативные антропогенные воздействия особенно резко стали проявляться во второй половине XX в. Под их влиянием естественная биота экосистем перестала служить гарантом устойчивости биосферы, как это наблюдалось ранее в течение миллиардов лет.
Отрицательное (негативное) воздействие проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: исчерпании природных ресурсов, вырубке леса на больших площадях, засолении и опустынивании земель, сокращении численности и видов животных и растений и т.д.
К числу основных глобальных факторов дестабилизации природной среды относятся:
Рост потребления природных ресурсов при их сокращении;
Рост населения планеты при сокращении пригодных для обитания
территорий;
Деградация основных компонентов биосферы, снижение способности
природы к самоподдержанию;
Возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли;
Сокращение биологического разнообразия;
Возрастание экологического ущерба от стихийных бедствий и
техногенных катастроф;
Недостаточный уровень координации действий мирового сообщества
в области решения экологических проблем.
Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного воздействия человека на биосферу является загрязнение. Большинство острейших экологических ситуаций в мире, так или иначе, связаны с загрязнением окружающей природной среды.
Антропогенные воздействия можно разделить на разрушительные, стабилизирующие и конструктивные.
Разрушительное (деструктивное) - приводит к утрате, часто невосполнимой, богатств и качеств природной среды. Это охота, вырубка и выжигание лесов человеком – Сахара вместо леса.
Стабилизирующее - это воздействие целенаправленное. Ему предшествует осознание экологической угрозы конкретному ландшафту - полю, лесу, пляжу, зеленому наряду городов. Действия направляются на замедление деструкции (разрушения). Например, вытаптывание пригородных лесопарков, уничтожение подроста цветущих растений можно ослабить, разбивая дорожки, образуя места для короткого отдыха. В сельскохозяйственных зонах проводят почвозащитные мероприятия. На городских улицах высаживают и высеивают растения, устойчивые к действию транспортных и промышленных выбросов.
Конструктивное (например, рекультивация) – действие целенаправленное, его результатом должно стать восстановление нарушенного ландшафта, например лесовосстановительные работы либо воссоздание искусственного ландшафта на месте безвозвратно утраченного. Примером может служить очень трудная, но необходимая работа по восстановлению редких видов животных и растений, по облагораживанию зоны горных выработок, свалок, превращению карьеров и терриконов в зеленые зоны.
Известный эколог Б.Коммонер (1974) выделил пять, по его
мнению, основных видов вмешательства человека в экологические процессы:
Упрощение экосистемы и разрыв биологических циклов;
Концентрация рассеяной энергии в виде теплового загрязнения;
Рост ядовитых отходов от химических производств;
Введение в экосистему новых видов;
Появление генетических изменений в организмах растений и
животных.
Подавляющая часть антропогенных воздействий носит
целенаправленный характер, т.е. осуществляется человеком сознательно во имя достжения конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер после действия. Например, к этой категор воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.
Главнейшим и наиболее распространенным видом отрицательного
воздействия человека на биосферу является загрязнение. Загрязнение называют поступление в окружающую природную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем.
По объектам загрязнения различают загрязнение поверхностных подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства. Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опасно для популяций любых организмов, являются промышленные предприятия (химические, металлургические, целлюлозно-бумажные, строительных материалов и др.) теплоэнергетика, транснорм, сельскохозяйственное производство и др. технологии.
Технические возможности человека изменять природную среду стремительно возрастали, достигнув своей высшей точки в эпоху научно-технической революции. Ныне он способен осуществить такие проекты преобразования природной среды, о которых еще сравнительно недавно не смел и мечтать.
Общее понятие экологического кризиса
Экологический кризис - особый тип экологической ситуации, когда среда обитания одного из видов или популяции изменяется так, что ставит под сомнение его дальнейшее выживание. Основные причины кризиса:
Биотические: качество окружающей среды деградирует по сравнению с потребностями вида после изменения абиотических экологических факторов (например, увеличение температуры или уменьшение количества дождей).
Биотические: окружающая среда становится сложной для выживания вида (или популяции) из-за увеличенного давления со стороны хищников или из-за перенаселения.
Под экологическим кризисом в настоящее время понимают критическое состояние окружающей среды, вызванное деятельностью человечества и характеризующееся несоответствием развития производительных сил и производственных – отношений в человеческом обществе ресурсно-экологическим возможностям биосферы.
Понятие глобального экологического кризиса сформировалось в 60 – 70 годы ХХ века.
Революционные изменения в биосферных процессах, которые начались в XX веке, привели к бурному развитию энергетики, машиностроения, химии, транспорта, к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.
Кризис может быть глобальным и локальным.
Становление и развитие человеческого общества сопровождались локальными и региональными экологическими кризисами антропогенного происхождения. Можно сказать, что шаги человечества вперед по пути научно-технического прогресса неотступно, как тень, сопровождали негативные моменты, резкое обострение которых приводило к экологическим кризисам.
Но ранее имели место локальные и региональные кризисы, поскольку само воздействие человека на природу носило преимущественно локальный и региональный характер, и никогда не было столь значительным, как в современную эпоху.
Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным. Решение этой проблемы можно достигнуть только минимизацией загрязнений, произведенных человечеством, до уровня, с которым экосистемы будут в состоянии справиться самостоятельно.
В настоящее время глобальный экологический кризис включает четыре основных компонента: кислотные дожди, парниковый эффект, загрязнение планеты суперэкотоксикантами и так называемые озоновые дыры.
Сейчас уже очевидно для всех, что экологический кризис - понятие общеглобальное и общечеловеческое, касающееся каждого из населяющих Землю людей.
Последовательное решение насущных экологических проблем должно привести к снижению негативного воздействия общества на отдельные экосистемы и природу в целом, включая человека.
История антропогенных экологических кризисов
Свидетелями первых великих кризисов - возможно, самых катастрофических - были только микроскопические бактерии, единственные обитатели океанов в первые два миллиарда лет существования нашей планеты. Одни микробные биоты погибали, другие - более совершенные - развивались из их остатков. Около 650 миллионов лет назад в океане впервые зародился комплекс крупных многоклеточных организмов - Эдиакарская фауна. Это были странные мягкотелые существа, непохожие ни на кого из современных обитателей моря. 570 миллионов лет назад, на рубеже протерозойской и палеозойской эр, эта фауна была сметена очередным великим кризисом.
Вскоре сформировалась новая фауна - кембрийская, в которой впервые основную роль стали играть животные с твердым минеральным скелетом. Появились первые рифостроящие животные - загадочные археоциаты. После короткого расцвета археоциаты бесследно исчезли. Только в следующем, ордовикском периоде начали появляться новые рифостроители - первые настоящие кораллы и мшанки.
Еще один великий кризис наступил в конце ордовика; затем еще два подряд - в позднем девоне. Каждый раз при этом вымирали самые характерные, массовые, господствующие представители подводного мира, в том числе рифостроители.
Крупнейшая катастрофа произошла в конце пермского периода, на рубеже палеозойской и мезозойской эр. На суше тогда произошли сравнительно небольшие перемены, но в океане погибло почти все живое.
Всю следующую - раннетриасовую - эпоху моря оставались практически безжизненными. В раннетриасовых отложениях до сих пор не обнаружено ни одного коралла, а такие важные группы морских обитателей, как морские ежи, мшанки и морские лилии представлены мелкими единичными находками.
Только в середине триасового периода подводный мир начал понемногу восстанавливаться.
Экологические кризисы случались как до появления человечества, так и во время его существования.
Первобытные люди жили племенами, занимались собирательством плодов, ягод, орехов, семян и другой растительной пищи. С изобретением орудий труда и оружия они стали охотниками и начали употреблять мясную пищу. Можно считать, что это был первый в истории планеты экологический кризис, поскольку началось антропогенное воздействие на природу - вмешательство человека в естественные трофические цепи. Иногда его называют кризисом консументов. Однако биосфера выдержала: людей было еще мало, а освободившиеся экологические ниши заняли другие виды.
Следующим шагом антропогенного воздействия было одомашнивание некоторых видов животных и выделение пастушеских племен. Это было первое историческое разделение труда, которое давало людям возможность более стабильно, по сравнению с охотой, обеспечивать себя пищей. Но одновременно преодоление этой ступени эволюции человека было и следующим экологическим кризисом, поскольку одомашненные животные вырывались из трофических цепей, их специально охраняли, чтобы они давали больший, чем в естественных условиях, приплод.
Около 15 тыс. лет назад возникло земледелие, люди перешли к оседлому образу жизни, появились собственность и государство. Очень быстро люди сообразили, что наиболее удобным способом очистки земель от леса для распашки было выжигание деревьев и прочей растительности. К тому же зола является хорошим удобрением. Начался интенсивный процесс обезлесения планеты, который продолжается и поныне. Это был уже более крупный экологический кризис - кризис продуцентов. Стабильность обеспечения людей пищей возросла, что позволило человеку преодолеть действие ряда лимитирующих факторов и выиграть в конкурентной борьбе с другими видами.
Примерно в III веке до н.э. в древнем Риме возникло поливное земледелие, изменившее гидробаланс естественных водных источников. Это был очередной экологический кризис. Но биосфера снова выстояла: людей на Земле все же было сравнительно мало, а площадь поверхности суши и число пресноводных источников было еще довольно велико.
В ХVII в. началась промышленная революция, появились машины и механизмы, которые облегчили физический труд человека, однако это привело к быстро возрастающему загрязнению биосферы отходами производства. Однако биосфера все еще имела достаточный потенциал (его называют ассимиляционным), чтобы противостоять антропогенным воздействиям.
Но вот пришел ХХ век, символом которого стала НТР (научно-техническая революция); вместе с этой революцией ушедший век принес и небывалый ранее глобальный экологический кризис.
Экологический кризис ХХ в. характеризует колоссальный масштаб антропогенного воздействия на природу, при котором ассимиляционного потенциала биосферы уже не хватает для его преодоления. Нынешние экологические проблемы имеют не национальное, а планетарное значение.
Во второй половине ХХ в. человечество, которое до сих пор воспринимало природу только как источник ресурсов для своей хозяйственной деятельности, постепенно начало осознавать, что дальше так продолжаться не может и надо что-то предпринимать для сохранения биосферы.
Пути выхода из глобального экологического кризиса
Анализ экологического и социально-экономической обстановки позволяет выделить 5 основных направлений выхода из глобального экологического кризиса.
Экология технологий;
Развитие и совершенствование экономики механизма
охраны окружающей среды;
Административно-правовое направление;
Эколого-просветительное;
Международно-правовое;
Все компоненты биосферы охранять надо не по отдельности, а в целом как единую природную систему. Согласно Федерального закона об «охране окружающей среды» (2002г.) основными принципами охраны окружающей среды является:
Соблюдение прав человека на благоприятную окружающую среду;
Рациональное и не расточительное природопользование;
Сохранение биологического разнообразия;
Платность природопользования и возмещение вреда окружающей среде;
Обязательное проведение государственной экологической экспертизы;
Приоритет сохранения естественных экосистем природных ландшафтов и комплексов;
Соблюдение прав каждого на достоверную информацию о состоянии окружающей среды;
Важнейшим природоохранным принципом является научно – обоснованное сочетание экономических, экологических и социальных интересов (1992г.)
Заключение
В заключении можно отметить, что в процессе исторического развития человечества менялось, его отношение к природе. По мере развития производительных сил шло все большее наступление на природу, ее покорение. По своему характеру такое отношение можно назвать практически-утилитарным, потребительским. Это отношение в современных условиях проявляется в наибольшей степени. Поэтому дальнейшее развитие и социального прогресса настоятельно требует гармонизации отношений общества и природы за счет уменьшения потребительского и возрастания рационального, усиления этического, эстетического, гуманистического к ней отношения. А это возможно благодаря тому, что, выделившись из природы, человек начинает к ней относиться также и этически, и эстетически, т.е. любит природу, наслаждается и восхищается красотой и гармонией природных явлений.
Поэтому воспитание чувства природы, является важнейшей задачей не только философии, но и педагогики, решать которую следует уже с начальной школы, ведь приобретенные в детстве приоритеты в будущем проявят себя в качестве норм поведения и деятельности. А значит, появляется больше уверенности в том, что человечество сможет достичь гармонии с природой.
И нельзя не согласиться со словами, что все в этом мире взаимосвязано, ничто не исчезает и ничто не появляется ниоткуда.
Используемая литература и источники
А.А. Мухутдинов, Н.И. Борознов. "Основы и менеджмент промышл. экологии" “Магариф”, Казань,1998
Бродский А.К. Краткий курс общей экологии. С.-Пб., 2000
интернет – сайт: mylearn.ru
интернет – сайт: www.ecology-portal.ru
www.komtek-eco.ru
Реймерс Н.Ф. Надежды на выживание человечества. Концептуальная экология. М., Экология, 1994
Развитие продуктивных сил и антропогенное влияние на окружающую среду
Реферат >> Экология2 Развитие производительных сил и антропогенное воздействие на окружающую среду В конце ХХ ст. сохранение среды обитания людей стало...
Качество окружающей среды - состояние окружающей среды, которое характеризуется физическими, химическими, биологическими и иными показателями и их совокупностью. Для решения вопросов управления и регулирования качества окружающей среды необходимо иметь следующее: представление о том, какое качество (состояние загрязнения) природных сред можно считать приемлемым; информацию о наблюдаемом состоянии окружающей среды и тенденциях его изменения; оценку соответствия (или несоответствия) наблюдаемого и прогнозируемого состояния окружающей среды приемлемому.
Как уже отмечалось ранее (см. гл.1.2), мониторинг окружающей среды (экологический мониторинг) - комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов.
Существуют три уровня мониторинга окружающей среды для оценки антропогенного воздействия: локальный - на относительно небольшой территории в зонах высокой интенсивности воздействия (города, промышленные районы); региональный - на более обширные области в зонах со средним уровнем воздействия; глобальный - практически по всей территории земного шара.
Важнейшим элементом экологического мониторинга является оценка воздействия на окружающую среду (ОВОС), которая осуществляется в целях выявления и принятия необходимых и достаточных мер по предупреждению возможных неприемлемых для общества экологических и связанных с ним социальных, экономических и других последствий реализации хозяйственной или иной деятельности (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Схема проведения мониторинга
Для снижения негативного воздействия загрязняющих веществ на биосферу в целом и её компоненты - атмосферу, литосферу, гидросферу - необходимо знать их предельные уровни.
В соответствии с законодательством Российской Федерации устанавливаются в области охраны окружающей среды нормативы качества окружающей среды и нормативы допустимого воздействия на неё, при соблюдении которых обеспечивается устойчивое функционирование естественных экологических систем и сохраняется биологическое разнообразие.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) - максимальное количество вредного вещества в единице объема или массы, которое при длительном воздействии не вызывает каких-либо болезненных изменений в организме человека и неблагоприятных наследственных изменений у потомства, обнаруживаемых современными методами.
Определение ПДК основывается на пороговом принципе действия химических соединений. Порог вредного действия - минимальная доза вещества, при превышении которой в организме возникают изменения, выходящие за пределы физиологических и приспособительных реакций, или скрытая (временно компенсированная) патология.
Определённые таким образом нормативы основаны на принципе антропоцентризма, т.е. приемлемых для человека условий среды, что является основой санитарно-гигиенического нормирования. Однако человек не самый чувствительный из биологических видов, и нельзя считать, что если защищен человек, то защищены и экосистемы.
Экологическое нормирование предполагает учёт допустимой антропогенной нагрузки (ДАН) на экосистему, под воздействием которой отклонение от нормального состояния экосистемы не превышает естественных изменений, следовательно, не вызывает нежелательных последствий у живых организмов и не ведёт к ухудшению качества среды.
Но в качестве практического использования к настоящему времени известны лишь некоторые попытки учёта допустимой нагрузки для водоёмов рыбохозяйственного назначения.
Экологическая безопасность от деятельности хозяйственных субъектов должна обеспечиваться комплексом финансовых, законодательных и технических мер, уменьшающих вредное воздействие на окружающую среду.
Важнейшими законодательными актами являются Федеральные законы «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (1999), «Об охране окружающей среды» (2002), «Об экологической экспертизе» (2006). На территории России действуют федеральные санитарно-эпидемиологические правила и нормативы, утверждённые и введённые в действие федеральным органом исполнительной власти.
К числу основных методов управления охраной окружающей среды относятся информационные, предупредительные и принудительные (табл. 1.10).
Таблица 1.10
Методы регулирования рационального природопользования
| Информаци онные | Предупредительные | Принудительные |
|||
| административные | финансо- экономи ческие |
||||
| правовые | контроль ные | взыска ния | ответствен ность |
||
| Мониторинг Исследования Образование Просвещение Воспитание Пропаганда Прогнозиро вание | Норма права Стандарты Разреше ния Экоэкс пертиза | Проверка деятельности Сертификация товаров Лицензирование Экоаудит Инвентаризация | Субсидии Дотации Льготные займы Кредиты | Платежи Налоги Штрафы Облига ции | Запреты работ Ограничения деятельности Арест Отстранение Изъятие |
Экологическая программа должна основываться на принципе устойчивого развития, который обеспечивается не отдельными природоохранными мероприятиями, а комплексной реконструкцией производства, позволяющей минимизировать расход природных ресурсов и одновременно уменьшать антропогенную нагрузку на окружающую среду.
Для достижения целей экологической программы в России определены следующие природоохранные мероприятия.
Охрана и рациональное использование водных ресурсов: строительство очистных сооружений для сточных вод предприятий; внедрение систем оборотного водоснабжения всех видов; повторное использование сбросных вод, улучшение их очистки; разработка методов очистки сточных вод и переработки жидких отходов; реконструкция или ликвидация накопителей отходов; создание и внедрение автоматизированной системы контроля за составом и объёмом сброса сточных вод.
Охрана атмосферного воздуха: установка газопылеулавливающих устройств; оснащение двигателей внутреннего сгорания нейтрализаторами для обеззараживания отработавших газов; создание автоматизированных систем контроля за загрязнением атмосферного воздуха; создание и оснащение лабораторий контроля за составом выбросов; внедрение установок для утилизации веществ из газов. Использование отходов производства и потребления: строительство мусороперерабатывающих заводов; внедрение технологий для переработки, сбора и транспортировки бытовых отходов с территории городов; строительство установок для получения сырья из отходов производства.
Контрольные вопросы и задания Что такое биосфера и чем определяются её границы? Какие компоненты (типы вещества) биосферы выделил В.И.Вернадский? Дайте определение понятий «биоценоз», «биотоп», «биогеоценоз», «экосистема». В чём отличие понятий «биогеоценоз» и «экосистема»? Что такое адаптации? Как их классифицируют? Что понимают под термином «вторая природа», «третья природа»? Назовите главные причины, негативные последствия и пути предотвращения загрязнения окружающей среды. Назовите виды мониторинга окружающей среды. Назовите естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха. Какие вещества являются источниками образования кислотных дождей? Назовите антропогенные факторы загрязнения водных объектов. Какие воды считаются загрязнёнными? Что такое эвтрофирование водоёмов и в чём заключается разница между эвтрофированием и загрязнением водоёмов? Охарактеризуйте наиболее часто встречающиеся загрязнители водной среды. Каковы последствия антропогенных кислотных загрязнений почв? Какие вещества относят к твёрдым бытовым отходам? На какие группы, с точки зрения экологической безопасности, их принято разделять? Приведите основные термины и определения, используемые в экотоксикологии. Перечислите основные пути поступления ксенобиотиков в организм человека и животных, дайте краткую характеристику каждого из них. Назовите основные типы радиоактивных распадов. Какая доза является мерой биологического воздействия радиации? Действительно ли окружающая среда подвергается значительно большей дозовой нагрузке после освоения ядерной энергии? Укажите источник излучения, вносящий максимальный вклад в дозу для населения. Какие радионуклиды являются биогенными? Укажите искусственные радионуклиды, активно участвующие в биогеохимических круговоротах.
Национальный горный университет
Реферат
по дисциплине
«Экология и охрана
окружающей среды»
АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ на окружающую среду
Днепропетровск
2010
П Л А Н
-
Введение. Актуальность проблемы.
Виды антропогенного воздействия
Антропогенное загрязнение атмосферы
Антропогенное загрязнение воды
Антропогенное загрязнение почвы
Радиационное загрязнение среды
Шумовое загрязнение среды
Биологическое загрязнение среды
Методы борьбы с антропогенным воздействием на окружающую среду
ВВЕДЕНИЕ
Современное состояние
цивилизации характеризуется быстрыми
и неблагоприятными изменениями окружающей
среды, как в локальном, так и в глобальном
масштабе. Эти изменения однозначно связаны
с увеличением антропогенного давления
на биосферу. Главным проявлением этого
давления является разрушение человеком
естественных экосистем в ходе хозяйственной
деятельности, объем которой пропорционален
экспоненциально растущей численности
населения Земли.
Несмотря на однозначную
связь между разрушением естественных
природных систем и деградацией приемлемой
для человека окружающей среды, никаких
существенных изменений в стратегии взаимодействия
человека и природы не происходит. Можно
было бы ожидать, что сигнал о необходимости
таких изменений поступит от научной мировой
общественности, поскольку именно последняя
владеет огромной фактической информацией
об особенностях функционирования живых
систем и их мощного стабилизирующего
воздействия на окружающую среду. Примерами
могут служить регуляция режима осадков
на суше лесными экосистемами, регуляция
концентрации атмосферного углерода экосистемами
океана посредством биотического насоса,
поддержание глобальной биотой устойчивости
приемлемой для жизни среднеглобальной
температуры Земли и проч. Однако ученые,
готовые предупредить человечество об
опасности разрушения (освоения) естественных
экосистем и необходимости немедленных
мер по сокращению антропогенного воздействия
на такие системы, составляют очень небольшую
часть научной общественности.
Разрушая естественные
сообщества и изменяя генетическую
информацию видов в своих целях,
человек разрушает биотическое
управление окружающей средой и ставит окружающую среду
Земли перед угрозой потери устойчивости
и быстрого скатывания в непригодные для
жизни физически устойчивые состояния.
В то же время современная
естественная наука физическую устойчивость
приемлемой для жизни окружающей
среды принимает как аксиому.
Такая парадигма отношения естественной науки
к живой природе сформировалась в течение
золотого века человечества, когда антропогенное
разрушение биосферы было столь слабым,
что никаких глобальных процессов неблагоприятного
изменения окружающей среды не происходило.
Это создавало впечатление того, что пригодная
для жизни среда поддерживается сама собой.
Это впечатление, облаченное в научные
термины, стало основой для адаптационной
концепции эволюции, согласно которой
организмы не регулируют свою среду, а
приспосабливаются к произвольно меняющейся
окружающей среде.
В настоящее время
среда обитания человека потеряла устойчивость,
так как большая часть обеспечивающих
эту устойчивость естественных экосистем
нарушена. Принципиально важной стала
задача определения мощности стабилизирующего
воздействия естественных экосистем,
чтобы восстановить их до уровня, при котором
устойчивость глобальной окружающей среды
будет восстановлена. Однако естественная
наука продолжает руководствоваться старой
парадигмой. Считается, что живые организмы
в течение всего периода существования
жизни приспосабливались к произвольно
меняющейся окружающей среде. Поэтому
предполагается, что большая часть из
них смогут приспособиться и к современным
условиям антропогенного освоения биосферы.
Ускоряющееся вымирание многих видов
также может рассматриваться как естественный
эволюционный процесс, подобный, например,
вымиранию динозавров. Именно поэтому
до сих пор не существует научно-обоснованной
стратегии сохранения биоразнообразия,
которое в настоящее время предлагается
сохранять в ничтожных по площадях зоопарках
и заповедниках. Сколько видов сохранить
и каких, решается произвольно, часто на
эмоциональной или экономической основе.
Такое отсутствие концептуальной поддержки
со стороны естественной науки сильно
подрывает природоохранные движения.
Иными словами, современная
естественная наука поддерживает и оправдывает современное
человечество в его эксплутационной политике
по отношению к живой природе, несмотря
на очевидность того, что эта политика
приводит к деградации окружающей среды
в глобальном масштабе. Причиной такого
положения вещей является запаздывание
развития теоретических принципов естественной
науки по сравнению с быстро меняющейся
ситуацией в мире.
1. Виды антропогенного воздействия
Под антропогенными воздействиями
понимают деятельность, связанную с
реализацией экономических, военных, рекреационных, культурных
и других интересов человека, вносящую
физические, химические, биологические
и другие изменения в природную среду.
По своей природе, глубине и площади распространения,
времени действия и характеру приложения
они могут быть различными: целенаправленными
и стихийными, прямыми и косвенными, длительными
и кратковременными, точечными и площадными
и т. д.
Антропогенные воздействия
на биосферу по их экологическим последствиям разделяют на положительные и отрицательные
(негативные). К положительным воздействиям
можно отнести воспроизводство природных
ресурсов, восстановление запасов подземных
вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию
земель на месте разработок полезных ископаемых
и др.
К отрицательным (негативным)
воздействиям на биосферу относят все виды
воздействий, создаваемых человеком и
угнетающих природу. Небывалые по мощности
и разнообразию негативные антропогенные
воздействия особенно резко стали проявляться
во второй половине XX в. Под их влиянием
естественная биота экосистем перестала
служить гарантом устойчивости биосферы,
как это наблюдалось ранее в течение миллиардов
лет.
Отрицательное (негативное)
воздействие проявляется в самых
разнообразных и масштабных акциях: исчерпании
природных ресурсов, вырубке леса на больших
площадях, засолении и опустынивании земель,
сокращении численности и видов животных
и растений и т.д. К числу основных глобальных
факторов дестабилизации природной среды
относятся:
рост потребления природных
ресурсов при их сокращении;
рост населения планеты при сокращении пригодных
для обитания территорий;
деградация основных
компонентов биосферы, снижение способности
природы к самоподдержанию;
возможные изменения
климата и истощение озонового
слоя Земли;
сокращение биологического
разнообразия;
возрастание экологического
ущерба от стихийных бедствий и техногенных
катастроф;
недостаточный уровень
координации действий мирового сообщества
в области решения экологических проблем.
Главнейшим и наиболее
распространенным видом отрицательного
воздействия человека на биосферу является
загрязнение. Большинство острейших экологических
ситуаций в мире так или иначе связаны
с загрязнением окружающей природной
среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные
отходы и т.д.).
Загрязнением называют
поступление в окружающую природную среду любых твердых,
жидких и газообразных веществ, микроорганизмов
или энергий (в виде звуков, шумов, излучений)
в количествах, вредных для здоровья человека,
животных, состояния растений и экосистем.
По объектам загрязнения различают загрязнение
поверхностных и подземных вод, загрязнение
атмосферного воздуха, загрязнение почв
и т.д. В последние годы актуальными стали
и проблемы, связанные с загрязнением
околоземного космического пространства.
Источники загрязнения могут быть природные
(пыльные бури, вулканическая деятельность,
селевые потоки и др.) и антропогенные.
Источниками антропогенного
загрязнения, наиболее опасного для
популяций любых организмов, в том числе и
для популяции самого человека, являются
промышленные предприятия (химические,
металлургические, целлюлозно-бумажные,
строительных материалов и др.), теплоэнергетика,
транспорт, сельскохозяйственное производство
и другие технологии. Выделяют следующие
виды загрязнения: химические, физические
и биологические.
Под видами загрязнений понимают также любые нежелательные
для экосистем антропогенные изменения:
- ингредиентное (минеральное и органическое)
загрязнение как совокупность веществ,
чуждых естественным биогеоценозам (например,
бытовые стоки, ядохимикаты, продукты
сгорания и т.д.);
- параметрическое загрязнение – изменения
качественных параметров окружающей среды
(тепловое, шумовое, радиационное, электромагнитное);
- биоценотическое загрязнение вызывает
нарушение состава и структуры популяций
(перепромысел, намеренная интродукция
и акклиматизация видов и т.д.);
- стациалъно-деструкционное загрязнение
(стация – место обитания популяции, деструкция
– разрушение), связанное с нарушением
и преобразованием ландшафтов и экосистем
в процессе природопользования (зарегулирование
водотоков, урбанизация, вырубка лесных
насаждений и проч.)
Количество загрязнителей,
т.е. веществ, ухудшающих качество окружающей среды, в мире огромно, и число их
постоянно растет по мере развития новых
технологических процессов. По мнению
ученых, как в локальном, так и в глобальном
масштабах «приоритетны» следующие загрязнители:
диоксид серы, образующий
серную кислоту и сульфаты, попадающие
на растительность, почву и в водоемы;
некоторые канцерогенные
вещества, в частности, бензпирен;
нефть и нефтепродукты в морях и океанах;
хлорорганические пестициды
(в сельских районах);
оксид углерода и оксиды
азота (в городах).
К наиболее опасным загрязнителям
относят также диоксины и фураны,
радиоактивные вещества и тяжелые металлы.
Диоксины и фураны
принадлежат к группе высокотоксичных экотоксикаторов
– полихлорированных дибензодиоксинов
и дибензофуранов. Даже в весьма незначительных
дозах (106 мкг/кг) диоксины и фураны губительно
действуют на человеческий организм, вызывая
канцерогенные, иммунные, эмбриотоксичные
и другие заболевания.
Радионуклиды (радиоактивные
вещества) в количествах, превышающих
естественный уровень их содержания в окружающей
среде, вызывают весьма опасное для человека
и природных экосистем радиоактивное
загрязнение. Среди радиоактивных элементов
наиболее токсичны для человечества и
всей экосферы стронций-90, цезий-137, йод-131,
углерод-14 и др. Главную радиационную опасность
сегодня представляют радиоактивные осадки,
которые образовались от более чем 400 ядерных
взрывов, произошедших в мире с 1945 по 1996 гг.,
аварий и утечек в ядерно-топливном цикле,
а также запасы ядерного оружия и радиоактивные
отходы.
С каждым годом все
большую угрозу для человека и
природных биотических сообществ представляет загрязнение
среды тяжелыми металлами, т.е. металлами
с большим атомным весом. Особенно опасны
ртуть, свинец, кадмий, мышьяк и некоторые
другие, которые способны накапливаться
в трофических цепях и оказывать высокотоксичное
действие на организм.
2. Антропогенное загрязнение атмосферы
Всем известно, что человек может находиться без воздуха
всего лишь около 5 минут, при этом воздух
должен иметь определенную чистоту, и
любое отклонение от нормы опасно для
здоровья.
Жизнь на Земле всегда
сопровождалась природным загрязнением
атмосферы, которое связано с различными испарениями,
вулканизмом, дегазацией глубинных расплавов
и растворов.
Антропогенное загрязнение
атмосферы обусловлено сжиганием
всех видов природного топлива, деятельностью
металлургических, химических предприятий.
К примеру, в настоящее
время в атмосферу Земли выбрасывается примерно
20 млрд. тонн углекислого газа, 150 млн. тонн
окиси серы (36 млн. тонн за счет природных
источников), до 53 млн. тонн окиси азота
(30 млн. тон природное поступление), миллионы
тонн фтористых соединений, ртути, фреонов
и других токсичных и вредных веществ.
Основными антропогенными
загрязнителями атмосферы являются
углекислый и угарный газы, различные углеводороды,
окись серы, окись азота, тяжелые металлы
(свинец, цинк, медь, хром, ртуть и др.), различные
аэрозоли, фотохимические окислители,
озон, метан (от сельскохозяйственной
деятельности) и др.
Физиологическое воздействие
на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми
серьезными последствиями. Так, диоксид
серы, соединяясь с влагой, образует серную
кислоту, которая разрушает легочную ткань
человека и животных.
Пыль, содержащая диоксид
кремния (Si02), вызывает тяжелое заболевание
легких – силикоз. Оксиды азота раздражают,
а в тяжелых случаях и разъедаю т слизистые оболочки глаз и легких,
участвуют в образовании ядовитых туманов.
Если они содержатся в загрязненном воздухе
совместно с диоксидом серы, то возникает
эффект синергизма, т.е. усиление токсичности
всей газообразной смеси.
Широко известно действие
на человеческий организм оксида углерода (угарного газа): при остром отравлении
возможен летальный исход. Соединения
углекислого и угарного газов с гемоглобином
крови образуют карбоксигемоглобин, который
распадается в 300 раз медленнее оксигемоглобина
(соединение кислорода с гемоглобином),
в результате гемоглобин крови теряет
способность присоединять кислород, что
ведет к нарушению процесса дыхания и
тяжелому состоянию организма человека:
угару и параличу дыхания, т.е. к летальному
исходу. Благодаря низкой концентрации
СО в атмосферном воздухе он не вызывает
массовых отравлений, хотя и опасен для
страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.
3. Антропогенное загрязнение воды
Существование биосферы
и человека всегда было основано на
использовании воды. Человечество постоянно стремилось
к увеличению водопотребления, оказывая
на гидросферу огромное и многообразное
давление. Существует две категории использования
воды – водопользователи и водопотребители.
Водопользователи используют воду для
своей деятельности (транспорт, рыбное
хозяйство). Водопотребители используют
воду в целях производственных, технологических
и жизнеобеспечения. В настоящее время
потребность населения Земли в воде составляет
18700 км3, из них 38% расходуется на ирригацию,
9% на промышленность, 3% на бытовые нужды,
48% на разбавление сточных вод и 2% на другие
потребности.
На нынешнем этапе
развития техносферы, когда в мире
еще в большей степени возрастает воздействие человека
на гидросферу, это выражается в химическом
и бактериальном загрязнении вод.
Все загрязняющие воду вещества делятся на группы:
органические вещества
сельского хозяйства, бытовых и
промышленных стоков (их окисление
происходит под воздействием кислорода);
болезнетворные микроорганизмы
и вирусы в плохо обработанных
стоках городов и животноводческих
ферм;
азот и фосфор из бытовых и сельскохозяйственных
стоков, что увеличивает содержание нитратов
и нитритов в водоемах;
тяжелые металлы, нефтепродукты,
пестициды, моющие вещества, фенолы.
В результате спецзахоронений
в морские воды поступают радиоактивные
и химические вещества. Так, в период с 1945 по 1948 гг. на
территории Германии было обнаружено
почти 300 тыс. тонн химических боеприпасов.
Американцы в своем секторе нашли 93 995
тонн, англичане – 122 508, французы – 9 100,
в советской зоне – 70 500. По решению тройственной
комиссии стран-победительниц больше
половины всех отравляющих веществ было
затоплено в водах Балтийского моря, которые
там покоятся до сих пор.
Нефтяные загрязнения
происходят за счет сбросов в океанические
воды нефтепродуктов – до 6 млн. т/г.,
являющихся аварийными при транспортировке
и добыче нефти в морях. Нефть поступает
в морские воды с речными стоками. В результате
2–4 % поверхности Тихого и Атлантического
океанов покрыты нефтяной пленкой.
Дампинг – сброс отходов
в морские воды. Ежегодно вывозятся на судах и сбрасываются в океанические
воды до 6 млрд. тонн различных промышленных
отходов: отстой сточных вод, строительный
мусор, старая взрывчатка, жидкие радиоактивные
и химические отходы.
C коммунальными и промышленными
отходами (стоками) в воды морей выбрасываются бактериально зараженные
воды, что ведет к биологическому загрязнению
прибрежных вод; с промышленными стоками
выбрасываются тяжелые металлы, мышьяк,
ртуть и др.
Раскисление прибрежных
акваторий происходит в результате
выпадения «кислых» дождей, что вызывает подкисление прибрежных
вод и, как следствие, ведет к невозможности
размножения морских животных, рыбы. Все
это уменьшает количество морепродуктов,
которые в этих районах являются основным
продуктом питания для населения.
Острой проблемой современности является нехватка пресной
воды. Запас доступных пресных вод мира,
сосредоточенных в реках, озерах, подземных
водах на глубине до 1 км, составляет примерно
3 млн. км3. Таких запасов сейчас и в будущем
хватило бы на нужды 20–25 млрд. человек,
но вода распределена на Земле неравномерно
и уже сейчас люди испытывают дефицит
воды. Так, в странах «третьего мира» ежегодно
умирает от потребления грязной воды примерно
9 млн. человек. Примерно 1 млрд. человек
не имеет необходимого количества воды,
и в мире нет механизма ее распределения.
Загрязнение вод происходит
в результате дампинга, загрязнений
(нефтяными и речными стоками), спецзахоронений,
сброса коммунальных и сточных вод, раскисления
прибрежных акваторий кислыми дождями.
Для здоровья человека неблагоприятные последствия при использовании
загрязненной воды проявляются либо непосредственно
при питье, либо в результате биологического
накопления по длинным пищевым цепям типа:
вода – планктон – рыбы – человек или
вода – почва – растения – животные –
человек и т.д. В современных условиях увеличивается
опасность таких эпидемических заболеваний,
как холера, брюшной тиф, дизентерия и
др., вызванных бактериальным загрязнением
воды.
4. Антропогенное загрязнение почвы
Верхняя часть литосферы,
которая непосредственно выступает как минеральная
основа биосферы, подвергается все более
возрастающему антропогенному воздействию.
Человек, по гениальному предвидению В.И. Вернадского,
стал «крупнейшей геологической силой»,
под действием которой меняется лик Земли.
Уже сегодня воздействие человека на литосферу
приближается к предельно возможному.
На начало 90-х гг. извлечено 125 млрд. тонн
угля, 32 млрд. тонн нефти, более 100 млрд.
тонн других полезных ископаемых. Распахано
земель более 1500 млн. га, заболочено и засолено
20 млн. га. Эрозией за 100 лет уничтожено
2 млн. га, площадь оврагов более 25 млн. га.
Почва – природное
образование, состоящее из генетически
связанных горизонтов, формирующихся в результате
преобразования поверхностных слоев литосферы
под воздействием воды, воздуха и живых
организмов. Почва – это образование,
которое обеспечивает население всего
мира продуктами питания.
Поверхностные слои почв
легко загрязняются. Большие концентрации
в почве различных химических
соединений – токсикантов – пагубно
влияют на жизнедеятельность почвенных организмов
и чреваты тяжелыми последствиями для
человека, растительного и животного мира.
Например, в сильно загрязненных почвах
возбудители тифа и паратифа могут сохраняться
до полутора лет, тогда как в незагрязненных
– лишь в течение двух-трех суток.
Нитраты – соли азотной
кислоты, а нитриты – соли азотистой
кислоты. Нитриты легко окисляются в соответствующие
нитраты. Концентрация нитритов в окружающей среде довольно низка,
а нитратов – высока. Среди нитратов наиболее
известны нитраты аммония, натрия, калия,
кальция, обычно называемые селитрами.
Все селитры широко используются в качестве
удобрений. В результате в природе образуются
канцерогенные нитрозоосоединения, которые
приводят к онкологическим заболеваниям,
мутагенным явлениям.
Основные загрязнители
почвы:
1) пестициды (ядохимикаты);
2) минеральные удобрения;
3) отходы и отбросы
производства;
4) газодымовые выбросы
загрязняющих веществ в атмосферу;
5) нефть и нефтепродукты.
Рост народонаселения
в ХX в. потребовал увеличения производства продуктов питания,
что вызвало сдвиги в сельском хозяйстве:
произошла «зеленая революция». Все объясняется
тем, что достигнут предел биологической
продуктивности почвы и дальнейшее повышение
урожайности возможно применением большого
количества минеральных удобрений. Сейчас
в почвах мира хранится примерно 50 млн.
тонн минеральных удобрений и порядка
3 млн. тонн различных ядохимикатов, которые
смываются поверхностными водами, разносятся
ветром и в результате создают геохимические
аномалии. В результате наблюдаются такие
экологические нарушения, как накопление
нитратов в пищевых продуктах, кормах
для животных, разрушение трофических
цепей и т.д.
5. Радиационное загрязнение среды
К числу особых видов
антропогенного воздействия на биосферу,
способных оказать влияние на здоровье
человека, относятся:
загрязнение среды опасными
отходами;
шумовое воздействие;
биологическое воздействие;
воздействие электромагнитных
полей и излучений.
И некоторые другие виды
воздействий.
Одной из наиболее острых экологических
проблем является загрязнение окружающей
природной среды отходами производства
и потребления и, в первую очередь, опасными
отходами. Отходы являются источником
загрязнения атмосферного воздуха, подземных
и поверхностных вод, почв и растительности.
Они подразделяются на бытовые и промышленные
(производственные) и могут находиться
в твердом, жидком и, реже, в газообразном
состоянии.
Под опасными отходами понимают
отходы, содержащие в своем составе
вещества, которые обладают одним из опасных
свойств (токсичность, взрывчатость, инфекционность,
пожароопасность и т.д.) и присутствуют
в количестве, опасном для здоровья людей
и окружающей природной среды.
В России к опасным
отходам относят около 10 % от всей массы твердых отходов.
Наибольшую угрозу для
человека и всей биоты представляют
опасные отходы, содержащие радиоактивные изотопы,
диоксины, пестициды, бензапирен и некоторые
другие вещества.
Радиоактивные отходы –
продукты ядерной энергетики, военных
производств, других отраслей промышленности
и систем здравоохранения, содержащие
радиоактивные изотопы в концентрации,
превышающей утвержденные нормы.
Радиоактивные элементы,
например, стронций-90, вызывают стойкие
нарушения жизненных функций, вплоть до
гибели клеток и всего организма, Некоторые
из радионуклидов могут сохранять смертоносную
токсичность в течение 10–100 млн. лет.
Диоксинсодержащие отходы
образуются при сжигании промышленного
и городского мусора, бензина со
свинцовыми присадками, как побочные
продукты в химической, целлюлозно-бумажной
и электротехнической промышленности,
при обезвреживании воды хлорированием,
при производстве пестицидов.
6. Шумовое загрязнение среды
Шумовое воздействие
– одна из форм вредного физического
воздействия на окружающую природную среду. Загрязнение среды
шумом возникает в результате недопустимого
превышения естественного уровня звуковых
колебаний. В современных условиях, в урбанизированных
зонах развитых стран мира, шум приводит
к серьезным физиологическим последствиям
для человека.
В зависимости от слухового
восприятия человека упругие колебания
в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц
называют звуком, менее 16 Гц – инфразвуком, от 20 000 до 1*109 – ультразвуком и свыше
1*109 – гиперзвуком. Человек способен воспринять
звуковые частоты лишь в диапазоне 16–20
000 Гц. Единица измерения громкости (силы)
звука, равная 0,1 логарифма отношения данной
силы звука к пороговой (воспринимаемой
ухом человека) его интенсивности, называется
децибелом (дБ). Диапазон слышимых звуков
для человека составляет от 0 до 170 дБ.
Звуковой дискомфорт,
как правило, создают не природные
звуки, а антропогенные источники шума, которые повышают
утомляемость человека, снижают его умственные
возможности и производительность труда,
вызывают нервные перегрузки, шумовые
стрессы и т.д. Высокие уровни шума (>60
дБ) вызывают жалобы, при 90 дБ органы слуха
начинают деградировать, 110–120 дБ считаются
болевым порогом, а уровень шума свыше
130 дБ – разрушительный для органа слуха
предел. При силе шума в 180 дБ в металле
замечены трещины.
Основные источники
антропогенного шума – транспорт (автомобильный,
рельсовый и воздушный), промышленные
предприятия и бытовое оборудов ание. Наибольшее воздействие на окружающую
среду от автотранспорта – 80% от общего
шума. В Москве, Санкт-Петербурге и в других
крупных городах уровень шума от транспорта
днем достигает 90–100 дБ и даже ночью в
некоторых районах не опускается ниже
70 дБ, при предельно допустимом уровне
шума для ночного времени – 40 дБ.
Официальные данные свидетельствуют, что в России примерно 35 млн. человек
(или 30% городского населения) подвержены
воздействию транспортного шума, превышающего
нормативы. От авиационного шума страдают
несколько миллионов человек: авиационный
шум с максимальным уровнем 75 дБ фиксируется
на расстоянии более 10 км от аэропорта.
Шумовое воздействие – одна из наиболее
острых экологических проблем современности:
более половины населения Западной Европы
проживает в районах с уровнем шума 55–70 дБ.
Человек может субъективно
не замечать звуки, но от этого разрушительное действие его на
органы слуха не только не уменьшается,
но и усугубляется. Неблагоприятно влияют
на внутренние органы и психическую сферу
человека, и звуковые колебания с частотой
менее 16 Гц. Инфразвуки вызывают у людей
состояние, аналогичное морской болезни,
особенно при частоте менее 12 Гц.
7. Биологическое загрязнение среды
8. Методы борьбы с антропогенным воздействием на окружающую среду
Различие между неблагоприятным и природными и антропогенными
факторами с практической точки зрения
состоит в возможности влияния на сами
источники (причины) таких факторов. Природные
факторы обычно действуют независимо
от желаний людей, и исключить их возникновение,
как правило, не удается. Тем не менее,
вполне реально предотвращать вредные
последствия их локального действия. Например,
невозможно предотвратить само появление
паводковых вод, но вполне возможно, возведя
дамбу, исключить затопление конкретной
территории. Невозможно изменить засушливый
климат, но можно, соорудив оросительную
систему, создать благоприятные условия
для земледелия в данной местности и т.д.
Следует лишь отметить, что такие мероприятия
требуют продуманности и научно обоснованного
прогноза будущих изменений экологической
обстановки. В противном случае построенное
природоохранное сооружение может породить
совсем не те последствия, которые ожидали
авторы проекта и принести больше вреда,
чем пользы. Антропогенные факторы, напротив,
можно не только "обезвреживать",
но и почти полностью исключать. Например,
загрязнение водоема сточными водами
промышленного предприятия можно предотвращать
не только путем строительства очистных
сооружений, но и путем устранения самих
стоков, например перевода предприятия
на замкнутую систему технического водоснабжения,
при которой сброса сточных вод практически
не будет совсем.
Большие перспективы
открывает организация промышленности,
когда отходы одного предприятия становятся
сырьем для другого.
На общегосударственном
(макроэкономическом) уровне большое влияние
на экологическую обстановку оказывает
сама структура экономики. Чем больше
В стране или регионе превалируют обрабатывающие
отрасли, чем глубже переработка сырья,
тем меньше потребляется природных ресурсов,
меньше отходов и соответственно меньше
наносится вреда окружающей среде. В зависимости
от характера проводимых мероприятий
борьба с антропогенными факторами разделается
натри части (направления), показанными
на рисунке.
Прямые природоохранные мероприятия включают традиционные способы борьбы с отходами (возведение очистных сооружений, фильтров, организация свалок и т.д.)- Они представляют наименее эффективное направление в силу того, что они являются борьбой не с причинами, а со следствиями загрязнений окружающей среды. Практика показывает, что очистные сооружения далеко не всегда справляются с возлагаемыми на них задачами (особенно в условиях роста промышленного производства). Они требуют систематической реконструкции, ремонтов, на что часто не хватает денег. Тем не менее, это направление не утратило своего значения в силу простоты и проработанности применяемых решений.
