Загрязнение атмосферы


	Загрузить архив:
	Файл: 240-1823.zip (32kb [zip], Скачиваний: 126) скачать

ПЛАН:

1. ВСТУПЛЕНИЕ

2.ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕАТМОСФЕРЫ

2.1 Основные загрязняющие вещества

2.2 Аэрозольное загрязнение

2.3 Фотохимический туман (смог)

2.4 Контроль за выбросами загрязнений

в атмосферу (ПДК)

3.ЗАГРЯЗНЕИЕ АТМОСФЕРЫ ОТ ПОДВИЖНЫХ

ИСТОЧНИКОВ

3.1 Автотранспорт

3.2 Самолеты

3.3 Шумы

4.ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

НА ЧЕЛОВЕКА, РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР

4.1 Оксид углерода

4.2 Диоксид серы и серный ангидрид

4.3 Оксиды азота и некоторые другие вещества

4.4 Влияние радиоактивных веществ на расти-

тельный и животный мир

1.ВСТУПЛЕНИЕ

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с

окружающим миром.Но с тех пор как появилось высокоиндустри-

альное общество,опасное вмешательствочеловекав природу

резко усилилось,расширился объём этоговмешательства,оно

стало многообразнееисейчас грозит стать глобальной опас-

ностью для человечества.Расход невозобновимыхвидов сырья

повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики,

так на них строятся города и заводы.Человеку приходится все

больше вмешиватьсяв хозяйствобиосферы- той части нашей

планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоя-

щее время подвергаетсянарастающему антропогенному воздейс-

твию.При этом можно выделить несколько наиболеесущественных

процессов, любойиз которых не улучшает экологическую ситуа-

цию на планете.

Наиболее масштабными значительнымявляетсяхимическое

загрязнение среды несвойственнымией веществамихимической

природы. Срединих - газообразные и аэрозольные загрязнители

промышленно-бытового происхождения.Прогрессирует и накопле-

ние углекислогогаза в атмосфере.Дальнейшее развитие этого

процесса будет усиливать нежелательнуютенденцию всторону

повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тре-

вогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мировогоокеана

нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже11/5 его общей поверх-

ности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызватьсу-

щественные нарушениягазо- и водообмена между гидросферой и

атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химическогозаг-

рязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, веду-

щая к распаду экосистемы.В целом все рассмотренные факторы,

которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают замет-

ное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

2.ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕИЕ АТМОСФЕРЫ

2.1 Основные загрявняющие вещества

Свой контрольную я начну с обзора тех факторов, которые приво-

дят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих би-

осферы - атмосферы .Человек загрязняет атмосферу уже тысяче-

летиями, однакопоследствия употребленияогня,которым он

пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось

мириться с тем,чтодым мешал дыханию и что сажа ложилась

черным покровом на потолке и стенах жилища.Получаемое тепло

было для человека важнее,чем чистый воздух и незакопченные

стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представ-

ляло проблемы,ибо людиобитали тогда небольшими группами,

занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже

значительное сосредоточениелюдей на сравнительно небольшой

территории, как это было в классической древности,не сопро-

вождалось еще серьезнымипоследствиями.

Так было вплоть до началадевятнадцатоговека. Лишьза

последние сто лет развитие развитие промышленности "одарило"

нас такими производственными процессами,последствия которых

вначале человекеще не мог себе представить.Возникли горо-

да-миллионеры, рост которых остановить нельзя.Всеэто ре-

зультат великих изобретений и завоеваний человека.

В основном существуют три основныхисточника загрязнения

атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля

каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно

различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что

наиболее сильно загрязняет воздух промышленноепроизводство.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с

дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; метал-

лургические предприятия,особенно цветной металлургии, кото-

рые выбрасываютв воздухоксилыазота,сероводород, хлор,

фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути

и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа-

дают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промыш-

ленности, отопления жилищ,работы транспорта, сжигания и пе-

реработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загряз-

нителиразделяют на первичные,поступающие непосредственнов

атмосферу, и вторичные,являющиесярезультатом превращения

последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисля-

ется до серного ангидрида,который взаимодействует с парами

воды и образует капельки серной кислоты.При взаимодействии

серного ангидридас аммиакомобразуются кристаллы сульфата

аммония. Подобным образом, в результате химических,фотохими-

ческих, физико-химических реакций между загрязняющими вещест-

вами и компонентами атмосферы,образуются другиевторичные

признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на пла-

нете являются тепловые электростанции, металлургические и хи-

мические предприятия, котельные установки, потребляющие более

170% 0ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основны-

ми вредными примесямипирогенногопроисхождения являются

следующие:

_ 3а) Оксид углерода . 0. Получается при неполном сгорании угле-

родистых веществ.В воздух он попадает в результате сжигания

твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных

предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не ме-

нее 1250 млн.т. 0Оксид углерода является соединением,активно

реагирующим с составными частями атмосферы и способствует по-

вышению температуры на планете, и созданию парникового эффек-

та.

_ 3б) Сернистый ангидрид.. 0Выделяется в процессе сгорания серу-

содержащего топлива илипереработки сернистыхруд(до 170

млн.т. в год).Часть соединенийсеры выделяется при горении

органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США об-

щее количествовыброшенного в атмосферу сернистого ангидрида

составило 65 процентовот общемирового выброса.

_ 3в) Серныйангидрид. Образуетсяпри окислении сернистого

ангидрида. Конечным продуктом реакции являетсяаэрозольили

раствор сернойкислоты в дождевой воде,который подкисляет

почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.Вы-

падение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических

предприятий отмечается при низкой облачности и высокойвлаж-

ности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на

расстоянии менее11 км. от таких предприятий,обычнобывают

густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в

местах оседания капель сернойкислоты. Пирометаллургические

предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегод-

но выбрасывают в атмосферу1десятки миллионов тоннсерного ан-

гидрида.

_ 3г) Сероводород и сероуглерод.Поступают в атмосферураз-

делно или вместе в другими соединениями серы. Основными ис-

точниками выброса являются предприятияпо изготовлениюис-

кусственного волокна,сахара,коксохимические, нефтеперераба-

тывающие, а также нефтепромыслы.В атмосфере при взаимодейс-

твии с другими загрязнителями подвергаются медленному окисле-

нию до серного ангидрида.

_ 3д) Оксилыазота. .Основнымиисточниками выброса являются

предприятия, производящие азотные удобрения,азотную кислоту

и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный

шелк, целлулоид.Количество оксилов азота, поступающих в ат-

мосферу, составляет20 млн.т. в год.

_ 3е) Соединения фтора.Источниками загрязненияявляются

предприятия по производству алюминия,эмалей, стекла, керами-

ки, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества пос-

тупают в атмосферу в виде газообразных соединений - фторово-

дорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характе-

ризуются токсическимэффектом. Производныефтораявляются

сильными инсектицидами.

_ 3ж) Соединенияхлора. Поступают в атмосферу от химических

предприятий, производящихсоляную 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.В металлургической про-

мышленности привыплавке чугунаипри переработке его на

сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых метал-

лов и ядовитых газов. Так, в расчете на11 т. 0передельного чу-

гуна выделяется кроме12,7 кг. 0сернистого газа и14,5 кг.0пыле-

вых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фос-

фора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов,смоляных

веществ и цианистого водорода.

2.2 Аэрозольное загрязнение атмосферы

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 вы-

зывают специфическиезаболевания. Ватмосфереаэрозольные

загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дым-

ки. Значительнаячасть аэрозолей образуется в атмосфере при

взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или сво-

дяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет11-5

1мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около11 куб.км.0пы-

левидныхчастиц искусственногопроисхождения.Большое коли-

чество пылевых частиц образуется также в ходепроизводствен-

ной деятельности людей.Сведения о некоторых источниках тех-

ногенной пыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕССВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД

11. Сжигание каменного угля 93,60

12. Выплавка чугуна 20,21

13. Выплавка меди (без очистки) 6,23

14. Выплавка цинка 0,18

15. Выплавка олова (без очистки) 0,004

16. Выплавка свинца 0,13

17. Производство цемента 53,37

Основными источникамиискусственных аэрозольных загрязне-

ний воздуха являются ТЭС,которые потребляютуголь высокой

зольности, обогатительные фабрики,металлургические, цемент-

ные, магнезитовые и сажевые заводы.Аэрозольные частицыот

этих источниковотличаются большим разнообразием химического

состава. Чаще всегових составе обнаруживаются соединения

кремния, кальция и углерода,реже - оксиды металлов: железа,

магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висму-

та, селена, мышьяка,бериллия, кадмия, хрома, кобальта, мо-

либдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно

органической пыли,включающей алифатические иароматические

углеводороды, соли кислот.Она образуется при сжигании оста-

точных нефтепродуктов,в процессе пиролиза на нефтеперераба-

тывающих, нефтехимических и других подобных предриятиях. Пос-

тоянными источниками аэрозольного загрязненияявляютсяпро-

мышленные отвалы- искусственныенасыпи из переотложенного

материала, преимущественно вскрышныхпород, образуемыхпри

добыче полезныхископаемых или же из отходов предприятий пе-

рерабатывающей промышленности,ТЭС. Источником пыли и ядови-

тых газов служат массовые взрывные работы.Так, в результате

одного среднего по массе взрыва ( 1250-300 тоннвзрывчатыхве-

ществ) в атмосферу выбрасывается около12 тыс.куб.м. условного

оксида углерода и более1150 т. 0пыли.Производство цементаи

других строительных материалов также является источником заг-

рязнения атмосферы пылью.Основные технологическиепроцессы

этих производств- измельчение и химическая обработка шихт,

полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов

всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ

в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводо-

роды - насыщенные и ненасыщенные,включающие от 11 до 130ато-

мов углерода.Они подвергаются различным превращениям, окисле-

нию, полимеризации,взаимодействуяс другимиатмосферными

загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией.Вре-

зультате этих реакций образуются перекисные соединения,сво-

бодные 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 не-

посредственно надисточниками газопылевой эмиссии существует

инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теп-

лым, что препятствуетвоздушныхмасс и задерживает перенос

примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачивают-

ся под слоем инверсии,содержание их у земли резко возраста-

ет, что становится одной из причин образованияранее неизв-

нстного в природе фотохимического тумана.

2.3 Фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман представляет собоймногокомпонентную

смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного про-

исхождения. В состав основных компонентов смога входятозон,

оксиды азота и серы,многочисленные органические соединения

перекисной природы,называемые в совокупности фотооксиданта-

ми. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических

реакций при определенных условиях:наличии в атмосфере высо-

кой концентрацииоксидов азота,углеводородов и других заг-

рязнителей, интенсивной солнечной радиацииибезветрия или

очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в

течение не менее суток повышенной инверсии.Устойчиваябез-

ветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необхо-

дима для создания высокой концентрацииреагирующих веществ.

Такие условия создаютсячащев июне-сентябре и реже зимой.

При продолжительной ясной погоде солнечная радиациявызывает

расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азо-

та и атомарного кислорода.Атомарный кислород с молекулярным

кислородом дают озон.Казалось бы, последний, окисляя оксид

азота, должен сновапревращаться вмолекулярный кислород,а

оксид азота - в диоксид.Но этого не происходит. Оксид азота

вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,которыепри

этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул

и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые

массы диоксидаазота расщеппляются и дают дополнительные ко-

личества озона.Возникает циклическая реакция, в итоге кото-

рой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в

ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в ре-

акцию с олефинами.В атмосфере концентрируются различные пе-

рекиси, которые в сумме и образуют характерные дляфотохими-

ческого туманаоксиданты. Последние являются источником так

называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакцион-

ной спосбностью. 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 сис-

темы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских

жителей с ослабленным здоровьем.

2.4Проблема контролирования выброса в атмосферу

загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)

Приоритет в области разработки предельно допустимых

концентраций в воздухе принадлежитСССР. ПДК- такие концент-

рации, которые на человека и его потомство прямогоиликос-

венного воздействия,не ухудшают их работоспособности, само-

чувствия, а такжесанитарно-бытовыхусловий жизнилюдей.

Обобщение всей информации поПДК , получаемой всеми ведомства-

ми, осуществляется вГГО -ГлавнойГеофизической Обсервато-

рии . Чтобы по результатам наблюдений определить значения воз-

духа, измеренные значения концентрацийсравнивают смакси-

мальной разовойпредельно допустимой концентрацией и опреде-

ляют число случаев,когда были превышены ПДК , атакжево

сколько раз наибольшее значение было вышеПДК . Среднее значе-

ние концентрации за месяц или за год сравнивается сПДК дли-

тельного действия - среднеустойчивойПДК. Состояние загрязне-

ние воздуха несколькими веществами,наблюдаемые в атмосфере

города, оцениваетсяс помощью комплексного показателя - ин-

декса загрязнения атмосферы (ИЗА).Для этого нормированные на

соответствующее значенияПДКи средние концентрации различных

веществ с помощьюнесложных расчетовприводятк величине

концентраций сернистого ангидрида,а затем суммируют. Макси-

мальные разовые концентрацииосновных загрязняющихвеществ

были наибольшимив Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе

(пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха ос-

новными загрязняющимивеществами находится в прямой зависи-

мости от промышленного развития города. Наибольшие максималь-

ные концентрациихарактерны для городов с численностью насе-

ления 1 более 500 тыс. жителей. 0Загрязнение воздуха специфичес-

кими веществамизависит от вида промышленности,развитой в

городе. Если в крупном городе размещены предприятия несколь-

ких отраслей промышленности,то создается очень высокий уро-

вень загрязнения воздуха,однако проблема снижениявыбросов

многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

3.ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

ПОДВИЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ ВЫБРОСОВ

В последниедесятилетияв связисбыстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу отподвижных источников:грузовых и легковыхавтомобилей, тракторов, тепловозов исамолетов. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспортаприходится (в зависимости т развития в данномгороде промышленности и числа автомобилей) от 30 до 70 % общей массы выбросов. В США в целом по стране по крайней мере 40 % общей массы пяти основных загрязняющих веществ составляют выбросы подвижных источников.

3.1 Автотранспорт

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно5 % ), автомобилис дизельными двигателями (около4 %), тракторы идругие сельскохозяйственные машины (около 4 % ), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода (в США его доля в общей массе составляет около 70 %), углеводороды (примерно 19 % ) и оксиды азота (около 9 % ). Оксид углерода (CO) и оксиды азота (N0x) поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnСm ) поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60 % от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %), топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10 %).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, собенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона аиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны", существенно сокращающие числоостановок транспорта на перекрестках, призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количествовыбросов примесей оказывает режимработы двигателя, в частности соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, новозрастает выброс оксидов азота

Несмотря на то что дизельные двигателиболее экономичны, таких веществ,какСО, HnCm, NОx, выбрасываютне более, чем бензиновые,они существеннобольшевыбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом создаваемым некоторыминесгоревшими углеводородами). В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняютсреду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые

3.2 Самолеты

Хотя суммарныйвыбросзагрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (длягорода, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вкладв загрязнениесреды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасываютхорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительноеколичество примесейв аэропорту выбрасываюти наземные передвижныесредства, подъезжающие и отъезжающиеавтомобили.

Ваэропорту Лос-Анджелеса в 1970 г эмиссия от самолетов и наземных средств составила:

Вещество СО Hn Cm Noх Аэрозоль

Эмиссия,

Самолеты 1025018000 2500 3820

наземные средства8980 1235 750 80

Согласно полученным оценкам, всреднем около 42 % общего расхода топлива тратится на выруливание самолетак взлетно-посадочной полосе(ВПП) перед взлетом ина заруливание с ВПП после посадки (по времени в среднем около 22 мин). При этом долянесгоревшего ивыброшенного ватмосферу топлива при рулении намногобольше, чем в полете.Помимо улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смесив зоне горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.), существенногоуменьшения выбросовможнодобиться путем сокращениявремени работыдвигателей на земле ичисла работающих двигателей при рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3 - 8 раз).

В последние 10 - 15 лет большоевнимание уделяется исследованию тех эффектов, которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковыхсамолетов икосмическихкораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковыесамолеты), а также частицами оксидаалюминия(транспортные космические корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению содержания озона со всеми последующими губительными воздействиями ультрафиолетовой радиации на биосферуЗемли. Однако более глубокий подход к этой проблеме позволил сделать заключение о слабом влиянии выбросы сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы. Так, при современном числе сверхзвуковых самолетов и выбросе загрязняющих веществ на высоте около 16 км относительное уменьшение содержания О3 может составить примерно 0.60 ; если их число возрастет до 200 и высота полета будет близка к 20 км, то относительное уменьшение содержания О3 может подняться до 17%. Глобальная приземная температура воздуха за счет парникового эффекта, создаваемого выбросами сверхзвуковыми самолетами может повысится не более чем на 0,1°C/

Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ0 фреон-11 и фреон-12 - газы, образующиеся в частности, при испарении аэрозольных препаратов, которые используются (преимущественно женщинами) для крашения волос. Поскольку ХФМ очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в тропосфере, но и в стратосфере. Обладая довольно сильными полосами поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм), фреоны усиливают парниковый эффект. Наметившееся в последние десятилетия темпы роста производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и фреона-12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд (при современных значениях 0,1 и 0,2 млрд). Под влиянием такого количества фреонов общее содержание озона в атмосфере уменьшится на 18%, а в нижней стратосфере даже на 40;глобальная приземная температура возрастет на 0,12-0,21°С.

В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами, например, загрязнением атмосферы вулканическими извержениями.

3.3 Шумы

Шумы относятся к числу вредных для человека загрязнений атмомсферы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплощными спектарми менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибельшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц.

Работа в условиях повышенного шума на первых порях вызывает быструю утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха, которое постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 145-140 дБ возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 дБ, то начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног, появляются боль в ушах и голове, крайняя усталость и раздражительность; при уровне шума свыше 160 дБ модет произойти разрыв барабанных перепонок.

Однако шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервную систему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний. Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты особенно сверхзвуковые.

При тех высоких требованиях к точности и надежности управления современным самолетом, которые предъявляются к экипажу летательного аппарата, повышенные уровни шумов оказывают отрицательное воздействие на работоспособность и быстроту принятия информации экипажем. Шумы, создаваемые самолетами, вызывают ухудшение слуха и другие болезненные явления у работников наземных служб аэропортоа, а также у жителей населенных пунктов, над которыми пролетают самолеты. Отрицательное воздействие на людей зависит не только от уровня максимального шума, создаваемого самолетом при полете, но и от продолжительности действия, общего числа пролетов за сутки и фонового уровня шумов. На интенсивность шума и площадь распространения существенное влияние оказывают метеорологические условия: скорость ветра, распределение ее и температуры воздуха по высоте, облака и осадки.

Особенно острый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией сверхзвуковых самолетов. С ними связаны шумы,звуковой удар и вибрация жилищ вблизи аэропортов. Современные сверхзвуковые самолеты порождают шумы, интенсивность которых значительно превышает предельно допустимые нормы.

4. ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА,

РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР

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: а токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) 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.

Статистический анализ позволил достаточнонадежно установить 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 сердечно-сосудистых заболеваний. В декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия) отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей заболели, а 60 человек скончались - это более чем в 10 раз выше средней смертности. В январе 1931 г. в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек. Широкую известность получили случаи сильного загрязнения атмосферы Лондона, сопровождавшиеся многочисленными смертельными исходами. В 1873 г. в Лондоне было отмечено 268 непредвиденных смертей. Сильное задымление в сочетании с туманом в период с 5 по 8 декабря 1852 г. привело к гибели более 4000 жителей Большого Лондона. В январе 1956 г.около 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления. Большая часть тех, кто умер неожиданно, страдали от бронхита, эмфиземы легких или сердечно-сосудистыми заболеваниями.

4.1Оксид углерода

Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн к смерти. Объясняется это тем, что СО - 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:

а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени,

б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга ( при содержании 2-5%),

в) изменениями деятельности сердца и легких ( при содержании более 5%),

г) 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 СО воздухе. Так, при концентрации СО равной 10-50 млн (нередко наблюдаемой в атмосфере площадей и улиц больших городов), при экспозиции 50-60 минотмечаютcя нарушения, приведенные в п. "а", 8-12 ч - 6 недель - наблюдаются изменения, указанные в п.. "в". Нарушение дыхания, спазмы. Потеря сознания наблюдаются при концентрации СО, равной 200 млн, и экспозиции 1-2 ч при тяжелой работе и 3-6 ч - в покое. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза. Оксид углерода - очень стабильное вещество, время его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес. При ежегодном поступлении 350 млн. т концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн-1/год. Однако этого, к счастью, не наблюдается, чем мы обязаны в основном почвенным грибам, очень активно разлагающим СО (некоторую роль играет также переход СО в СО2).

4.2Диоксид серы и серный ангидрид

Диоксид серы (SO2) и серный ангидрид (SO3) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности SO2 - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн, а при концентрации свыше 3 млн SO2 имеет острый раздражающий запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой (раздражитель более сильный, чем SO2) уже при среднегодовом содержании 9,04-0,09 млн. и концентрации дыма 150-200 мкг/м3 приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней лугких, а при среднесуточном содержании SO2 0,2-0,5 млн и концентрации дыма 500-750 мкг/м3 наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов. При концентрации SO20,3-0,5 млн в течение нескольких днейнаступает хроническое поражение листьев растений (особенно шпината, салата, хлопка и люцерны), а также иголок сосны.

4.3 Оксиды азота и некоторые другие вещества

Оксиды азота (прежде всего, ядовиты диоксид азота NO2), соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами (среди наибольшей реакционной способностью обладают олеофины), образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О3), перекись водорода (Н 2О2), диоксид азота. 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).

Оценка скорости фотохимических реакций, приводящих к образованию ПАН, ПБН и озона, показывает, что в ряде южных городов бывшего СоветскогоСоюза летом в околополуденные часы (когда велик приток ультрафиолетовой радиации) эти скорости превосходят значения, начиная с которых отмечается образование смога. Так, в Алма-Ате, Ереване, Тбилиси, Ашхабаде, Баку, Одессе и других городах при наблюдаемых уровнях загрязнения воздуха максимальная скорость образования О3 достигла 0,70-0,86 мг/(м3 ×ч), в то время как смог возникает уже при скорости 0,35 мг/(м3 × ч).

Наличие в составе ПАН диоксида азота и иодистого калия придает смогу коричневый оттенок. При концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости губительно действующей на растительный покров.

Все окислители, в первую очередь ПАН и ПБН, сильно раздражают и взывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м3) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться.

Назовем некоторые другие загрязняющие воздух вещества, вредно действующие на человека. Установлено, что у людей,профессиональноимеющих дело с асбестом повышена вероятность раковых заболеваний бронхов и диафрагм, разделяющих грудную клетку и брюшную полость. Берилий 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, при этом 21; населения в возрасте 40-59 лет страдает этим заболеванием. В Японии в ряде городов до 60% жителей болеют хроническим бронхитом, симптомами которого является сухой кашель с частыми отхаркиваниями, последующее прогрессирующее затруднение дыхания и сердечная недостаточность (в связи с этим следует отметить, что так называемое японское экономическое чудо 50-х - 60-х годов сопровождалось сильным загрязнением природной среды одного из наиболее красивых районов земного шара и серьезным ущербом, причиненным здоровью населения этой страны). В последние десятилетия с вызывающей сильную озабоченность быстротой растет число заболевших раком бронхов и легких, возникновению которых способствуют канцерогенные углеводороды.

4.4 Влияние радиоактивных веществ

на растительный и животный мир

Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и превращение в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается излучением. При распаде радиоактивного вещества его масса с течением времени уменьшается. Теоретически вся масса радиоактивного элемента исчезает за бесконечно большое время. Время, по истечении которого масса уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Для разных радиоактивных веществ период полураспада изменяется в широких пределах: от нескольких часов (у 41 Ar он равен 2 ч) до нескольких миллиардов лет (238U - 4,5 млрд. лет)

Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь предупредительный характер, поскольку не существует никаких способов биологического разложения и других механизмов, позволяющих нейтрализовать этот вид заражения природной среды. 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.

При одинаковом уровне загрязнения среды изотопы простых элементов (14С, 32З, 45Са, 35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемыми живого вещества (растений и животных), более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные вещества, слабо поглощаемые организмами.

Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах замещая калий.

Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на организм:

ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к инфекциям и иммунитет организма;

уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста из-за временной или полной стерилизации;

различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во втором или третьем поколениях;

оказывают кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая необратимые эффекты.

Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной организмом энергии (радиации), излученной радиоактивным веществом. Единицей этой энергии служит 1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого вещества поглощает 10-5 Дж энергии.

Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при дозе 7000 и 200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев соответственно; в случае дозы 100 рад человек выживает, однако значительно возрастает вероятность заболевания раком, а также вероятность полной стерилизации.

Наибольшее загрязнение радиоактивного распада вызвали взрывы атомных и водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962 гг. К 1963 г., когдабыл подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, в атмосфере уже находились продукты взрыва общей мощностью свыше 170 Мт (это примерно мощность взрыва 85000 бомб, подобных сброшенной на Хиросиму).

Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.

Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по обогащению и переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных примесей содержится в сточных водах. Которые собираются и хранятся в герметичных сосудах. Однако85Кr,133 Хе и часть 131 Iпопадают в атмосферу из испарителей, используемых для уплотнения радиоактивных отходов. Тритий и часть продуктов распада (90Sr,137Cs, 106 Ru, 131 I) сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой завод по производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 т воды, зараженной этими изотопами). Согласно имеющимся оценкам, к 2000 г. ежегодное количество отходов атомной промышленности в США достигнет 4250 т (что эквивалентно массе отходов, которые могла бы образоваться при взрыве 8 млн. бомб типа сброшенной на Хиросиму). Для дезактивации радиоактивных отходов до их полной безопасности необходимо время, равное премерно20 периодам полураспада (это около 640 лет для 137Сs и490 тыс. лет для 239 Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых хранятся отходы, в течение столь длительных интервалов времени.

Таким образом, хранение отходов атомной энергетики представляется наиболее острой проблемой охраны среды от радиоактивного заражения. Теоретически, правда, возможно создать атомные электростанции с практически нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство энергии на атомной станции оказывается существенно дороже, чем на теловой электростанции.

Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь, нефть, газ0, также сопровождается загрязнением среды, а запасы самого ископаемого топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся проблемами энергетики и охраны среды пришли к выводу: атомная энергетика способна не только удовлетворять все возрастающие потребности общества в энергии, но и обеспечить охрану природной среды и человека лучше чем это может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на основе химических источников (сжигания углеводородов). При этом особое внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств,ответственных за производство атомной энергии.

Установлены предельно допустимые дозы ионизирующей радиации, основанные на следующем требовании: доза не должна превышать удвоенного среднего значения дозы облучения, которому человек подвергается в естественных условиях. При этом предполагается, что люди хорошо приспособились к естественной радиоактивности среды. Более того, известны группы людей, живущих в районах с высокой радиоактивностью, значительно превышающей среднюю по земному шару (так в одном из районов Бразилии жители за год получают около 1600 мрад, что в 10-20 раз больше обычной дозы облучения). В среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты, колеблется между 50 и 200 мрад, причем на долю естественной радиоактивности (космические лучи) приходится около 25 млрд. радиоактивности горных пород - примерно 50-15- мрад. Следует также учитывать те дозы, которые получает человек от искусственных источников облучения. В Великобритании, например, ежегодно при рентгеноскопических обследованиях человек получает около 100 мрад. Излучений телевизора - примерно 10 мрад. Отходов атомной промышленности и радиоактивных осадков - около 3 мрад.

Использованная литература:

1. Владимиров А.М. и др. Охрана окружающей среды.

Санкт-Петербург : Гидрометеоиздат1991.

2. Болбас М.М. Основы промышленной экологии.

Москва :Высшая школа , 1993.