Экологические проблемы атмосферы Кислые осадки Проблема озонового слоя в атмосфере Понятие о парниковом эффекте

Хозяйственная деятельность человечества в течение последнего столетия привела к серьезному загрязнению нашей планеты разнообразными отходами производства. Воздушный бассейн, воды и почва в районах крупных промышленных центров часто содержат токсичные вещества, концентрация которых превышает предельно допустимую. Поскольку случаи значительного превышения допустимой концентрации достаточно часты и наблюдается рост заболеваемости, связанной с загрязнением природной среды, в последние десятилетия специалисты и средства массовой информации, а вслед за ними и население стали употреблять термин «экологический кризис».

Прежде всего следует разделить понятия "локальный экологический кризис" и "глобальный экологический кризис". Локальный экологический кризис выражается в местном повышении уровня загрязнений - химических, тепловых, шумовых, электромагнитных - за счет одного или нескольких близко расположенных источников. Как правило, локальный экологический кризис может быть более или менее легко преодолен административными и или экономическими мерами, например, за счет совершенствования технологического процесса на предприятии-загрязнителе или за счет его перепрофилирования или даже закрытия. Много более серьезную опасность представляет глобальный экологический кризис. Он является следствием всей совокупности хозяйственной деятельности нашей цивилизации и проявляется в изменении характеристик природной среды в масштабах планеты и, таким образом, опасен для всего населения Земли. Бороться с глобальным экологическим кризисом гораздо труднее, чем с локальным, и эта проблема будет считаться решенной только в случае минимизации загрязнений, произведенных человечеством, до уровня, с которым природа Земли будет 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.

Еще в конце позапрошлого века Фридрих Энгельс предупреждал: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают последствия первых». Знакомство с проблемой кислотных дождей подтвердит нам правоту этих слов. Преодоление экологического кризиса во всех его проявлениях, ведущих к деградации природы и, как следствие, к деградации и исчезновению человечества, жизненно необходимо.

Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного со­держания.

Загрязняющее вещество — примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и жи­вотного мира и другие компоненты окружающей природной сре­ды или наносящая ущерб материальным ценностям.

В последние годы содержание в атмосферном воздухе российс­ких городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьши­лось, так как со значительным спадом производства сократилось число промышленных выбросов, а концентрации оксида углерода и диоксида азота выросли в связи с ростом парка автомобилей.

Список городов с катастрофическим уровнем загрязнения ат­мосферного воздуха в России увеличивается ежегодно, но многие годы в нем числятся Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красно­ярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Нижний Тагил, Новокуз­нецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти.

Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, химическая и нефте­химическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно-бумажная промышленность, автотран­спорт, а в некоторых городах и котельные.

Черная металлургия.

Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляет 4,5 кг, сернистого газа — 2,7 кг, марганца — 0,1—0,6 кг.

Источником загрязнения воздуха сернистым газом являются агломерационные фабрики. Во время агломерации (Агломерация - в металлургии термический способ окускования мелких рудных материалов (спеканием) для улучшения их металлургических свойств) руды происхо­дит выгорание серы из пиритов. Сульфидные руды содержат до 10% серы, а после агломерации ее остается 0,2—0,8%. Выброс сер­нистого газа при этом может составить до 190 кг на 1 т руды (т.е. работа одной ленточной машины дает около 700 т сернистого газа в сутки).

Значительно загрязняют атмосферу выбросы мартеновских и конвертерных сталеплавильных цехов. Плавление стали сопровождается выгоранием некоторых количеств углерода и серы, в связи с чем в отходящих газах мартеновских печей при кислородном дутье со­держится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в рас­чете на 1 т выплавляемой стали.

Цветная металлургия.

Вредные вещества образуются при про­изводстве глинозема, алюминия, меди, свинца, олова, цинка, никеля и других металлов в печах (для спекания, выплавки, обжи­га, индукционные и др.), на дробильно-размольном оборудова­нии, в конвертерах, местах погрузки, выгрузки и пересылки мате­риалов, в сушильных агрегатах, на открытых складах. В основном предприятия цветной металлургии загрязняют атмосферный воз­дух сернистым ангидридом (SO2)(75% суммарного выброса в атмосфе­ру), окисью углерода (10,5%) и пылью (10,4%).

Химическая и нефтехимическая промышленность.

Выбросы в атмосферу в химической промышленности происходят при произ­водстве кислот (серной, соляной, азотной, фосфорной и др.), резинотехнических изделий, фосфора, пластических масс, краси­телей и моющих средств, искусственного каучука, минеральных удобрений, растворителей (толуола, ацетона, фенола, бензола), крекинге нефти.

Разнообразием исходного сырья для производства определяет­ся состав загрязняющих веществ — в основном окись углерода (28% суммарного выброса в атмосферу), сернистый ангидрид (16,3%), окислы азота (6,8%) и др. В выбросах содержится аммиак (3,7%), бензин (3,3%), сероуглерод (2,5%), сероводород (0,6%), толуол (1,2%), ацетон (0,95%), бензол (0,7%), ксилол (0,3%), дихлор­этан (0,6%), этилацетат (0,5%), серная кислота (0,3%).

Решение экологических проблем в отрасли осложнено эксплу­атацией морально и физически устаревшего оборудования (60% — эксплуатируется более 10 лет, до 20% — свыше 20 лет, до 10% — более 30). Происшедшие в последние годы катастрофы на хи­мических предприятиях в Уфе, Стерлитамаке, Томске, Ангарс­ке, Салавате, Ставрополе, других городах, постоянные локаль­ные взрывы и разрушения объектов с человеческими жертва­ми, заражение атмосферы и других объектов окружающей сре­ды свидетельствуют о том, что ситуация в отрасли критическая. Следует отметить, что в последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ предприятиями отрасли резко снизились. Однако произошло это не потому, что были проведены эффек­тивные природоохранные мероприятия, а из-за спада произ­водства.

Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности, кон­центрация которых особенно велика в Башкортостане, Самарс­кой, Ярославской и Омской областях, загрязняют атмосферу выб­росами углеводородов (23% от суммарного выброса), сернистого газа (16,6%), окиси углерода (7,3%), окислов азота (2%).

Особую экологическую опасность представляет разработка ме­сторождений нефти и газа с повышенным содержанием сероводо­рода.

Промышленность строительных материалов.

Производство це­мента и других вяжущих, стеновых материалов, асбестоцементных изделий, строительной керамики, тепло- и звукоизоляционных материалов, строительного и технического стекла сопровождается выбросами в атмосферу пыли и взвешенных веществ (57,1% от суммарного выброса), окиси углерода (21,4%), сернистого ангид­рида (10,8%) и окислов азота (9%). Кроме того, в выбросах при­сутствует сероводород (0,03%).

Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышлен­ность.

Наиболее крупные предприятия отрасли сосредоточены в Восточно-Сибирском, Северном, Северо-Западном и Уральском регионах, а также в Калининградской области. Среди наиболее крупных загрязнителей атмосферы можно выделить Архангельс­кий целлюлозно-бумажный комбинат (7,5% общего выброса по отрасли). Характерные загрязняющие вещества, производимые эти­ми предприятиями, — твердые вещества (29,8% суммарного выб­роса в атмосферу), окись углерода (28,2%), сернистый ангидрид (26,7%), окислы азота (7,9%), сероводород (0,9%), ацетон (0,5%).

В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, промышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслуживающие технику, энергетические и теплосиловые пред­приятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространя­ются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.

Смог.

Смесь ряда первичных и вторичных загрязнителей, образующихся в нижней тропосфере, когда некоторые из первичных загрязнителей (особенно оксиды азота и углеводоро­ды из выхлопных газов машин) взаи­модействуют друг с другом под влия­нием солнечного света, называется фотохимическим смогом. Фотохимический смог характерен фактически для всех современных больших городов, но наиболее часто он встречается в городах с преоблада­нием солнечных дней, с сухим и теп­лым климатом и большим количеством автомобилей. К большим городам с представляющим опасность для здо­ровья фотохимическим смогом отно­сятся Лос-Анджелес, Денвер, Солт-Лейк-Сити, Сидней, Мехико и Буэ­нос-Айрес. Фотохимическое загрязне­ние обнаруживается в основном летом. Наблюдается фотохимический смог в тропических и субтропических регио­нах там, где периодически сжигали траву в саваннах.

Главным продуктом таких фото­химических реакций является озон, вызывающий раздражение глаз, нарушающий функции легких и по­вреждающий деревья и урожай. Та­ким образом, степень опасности смо­га в целом определяется концентра­цией озона в атмосфере на уровне Земли. Другими вредными составля­ющими смога являются альдегиды, пероксиацетилнитраты и окись. (Рисунок I)

Ничтожные количества этих вто­ричных загрязнителей в фотохими­ческом смоге достигают пикового уровня сразу пополудни в солнеч­ный день, вызывая у людей раздра­жение глаз и дыхательных путей. Особенно уязвимы люди, страдаю­щие астмой и другими заболевания­ми дыхательных путей, а также здо­ровые люди, работающие на улице между 11 и 16 часами. Чем жарче день, тем больше озона и других со­ставляющих фотохимического смога.

Тридцать лет назад в больших городах, таких, как Лондон, Чикаго и Питсбург, на электростанциях, за­водах и теплоцентралях сжигалось огромное количество серосодержа­щих угля и тяжелой нефти. Зимой такие города страдали от промыш­ленного смога, состоящего главным образом из смеси диоксида серы, взвешенных капелек серной кисло­ты, образовавшейся из части диокси­да серы, и разнообразных взвешен­ных твердых частиц. Теперь уголь и тяжелая нефть сжигаются только в больших бойлерных, где налажен контроль за выбросами вредных ве­ществ или установлены высокие ды­мовые трубы, так что промышлен­ный смог редко является проблемой. Однако в Китае и некоторых восточ­ноевропейских странах, как, напри­мер, в Чехословакии, где большие ко­личества угля сжигаются без соот­ветствующих мер контроля за вы­бросами, ситуация не изменилась.

Местный климат, рельеф и смог.

Частота и плотность смога на данной территории зависят от климата и рельефа местности, плотности населе­ния и промышленности, а также от основных видов топлива, используе­мого в промышленности, на тепло­централях и на транспорте. В райо­нах с большим среднегодовым коли­чеством осадков дождь и снег помога­ют очистить воздух от загрязнителей. Ветры также способствуют удалению загрязнителей и приносят свежий воздух, но они же и переносят неко­торые загрязнители на большие рас­стояния.

Холмы и горы создают преграду на пути ветров, в результате чего в низинах в приземном слое увеличива­ется загрязнение воздуха. Высокие здания в больших городах также за­медляют скорость ветра и, соответст­венно, способствуют созданию высо­ких концентраций загрязнителей.

В течение дня солнце нагревает воздух у поверхности земли. Обычно этот теплый воздух расширяется и поднимается, растворяя скапливаю­щиеся внизу загрязнители и унося их вверх в тропосферу. Одновременно воздух из соседних областей высокого давления опускается вниз в образую­щиеся области низкого давления (Рисунок II, левый). Это непрерывное переме­шивание воздуха помогает сохранять загрязнение вблизи поверхности в пределах допустимого уровня.

Но иногда в результате погодных условий теплый воздух натекает на нижерасположенный плотный холод­ный воздух в городском воздушном бассейне или в долине, препятствуя развитию вертикальных движений воздуха. Это явление называется температурной, или термической, инверсией (Рисунок II, правый). В ре­зультате массы теплого воздуха рас­пространяются над регионом и пре­пятствуют выносу загрязнителей. Обычно такие инверсии длятся от одного до нескольких часов, но иногда, в условиях устойчивого ан­тициклона, они могут сохраняться до нескольких дней. В этом случае концентрация загрязнителей воздуха у поверхности земли представляет угрозу здоровью и даже жизни лю­дей. Термические инвер­сии также усиливают вредное воз­действие островов тепла и пыльных куполов, которые образуются над городскими территориями.

Наиболее продолжительные и час­тые термические инверсии характер­ны для городов, расположенных в до­линах, окруженных горами (Донора, штат Пенсильвания), для подветрен­ных склонов горных хребтов (Де­нвер) или побережий (Нью-Йорк). Большие города, насчитывающие не­сколько миллионов жителей и авто­мобилей, расположенные в безветрен­ных районах с преобладанием сол­нечных дней, окруженных с трех сто­рон горами и морем с четвертой, со­здают идеальные условия для фото­химического смога, отягченного час­тыми термическими инверсиями. Именно такая ситуация наблюдается в Лос-Анджелесе, где почти ежеднев­но возникают инверсии, особенно продолжительные летом, и где насчитывается 12 млн. жителей, 8 млн. ав­томобилей и тысячи фабрик. Несмот­ря на самую строгую в мире систему контроля за загрязнением воздуха, Лос-Анджелес занимает первое место по загрязнению воздуха в Соединен­ных Штатах.

• Проблема озонового слоя
• Одной из важнейшей экологической проблемой человечества, явиляется выпадение кислотных осадков.

Интересное из раздела

Экологическое состояние города Уфы
Признаком устойчивой экологической системы является стабильность определённых характеристик. Так, например, экологически устойчивая система Земля имеет постоянную массу и постоянную среднюю ...

Экология Краснодарского края
Развитие промышленности, сельского хозяйства, транспортной инфраструктуры, сети портов, нефте- и газопроводов, строительство оросительных систем и водохранилищ, урбанизация территории, - вс ...

Циркуляция глубинных вод
Основные факторы, определяющие циркуляцию глубинных вод , - температура и соленость. В приполярных районах Мирового океана вода на поверхности охлаждается. При образовании льда из него выделяютс ...