Экологические проблемы атмосферы

 

 

 

                             3.3 Ракетоносители

 

 

 

       Загрязнение  воздушной среды  транспортом   с  ракетными  двигательными

установками происходит главным  образом при  их  работе  перед  стартом,  при

взлете и посадке, при наземных  испытаниях  в процессе  их  производства  и

после ремонта,  при  хранении  и  транспортировке  топлива,  а  так  же  при

заправке  топливом  летательных  аппаратов.  Работа  жидкостного   ракетного

двигателя сопровождается выбросом продуктов  полного  и  неполного  сгорания

топлива, состоящих из O, NOx, OH и др.

      При сгорании  твердого топлива из камеры  сгорания  выбрасываются  H2O,

CO2, HCl, CO, NO, Cl, а также твердые частицы Al2O3 со средним размером  0,1

мкм (иногда до 10 мкм).

      В двигателях  космического корабля «Шатл» сжигается как  жидкое  так  и

твердое топливо. Продукты сгорания  топлива  по  мере  удаления  корабля  от

Земли проникают в различные  слои атмосферы (табл. 2.2), но большей  частью  в

тропосферу.

                                                                 Таблица 2.2

|Атмосферный |Высота,|Продукты сгорания, кг                            |

|слой        |км     |                                                 |

 

 

     | |HCl |Cl |NO |CO |CO2 |H2O (пар) |Al2O3 | |Приземный слой |0 – 0,5

|24666 |2741 |1697 |131 |55075 |46674 |39284 | |Тропосфера |0,5 – 13 |78517

   |9657 |4618 |839 |172570 |152677 |26385 | |Стратосфера |13 – 50 |59732

  |11727 |239 |2189 |147684 |146393 |110304 | |Нижняя мезосфера |50 – 67 |0

|0 |0 |0 |0 |15542 |0 | |Мезосфера  - термосфера |67 |0 |0 |0 |0 |0 |119045

|0 | |

      В условиях  запуска у  пусковой  системы   образуется  облако  продуктов

сгорания, водяного  пара  от  системы  шумоглушения,  песка и пыли.  Объем

продуктов  сгорания  можно  определить  по  времени  (обычно  20  с)  работы

установки на стартовой площадке и в приземном  слое.  После  запуска  высоко

температурное облако поднимается  на  высоту  до  3  км  и  перемещается  под

действием ветра на расстояние 30 – 60 км,  оно  может  рассеятся,  но  может

стать и причиной кислотных  дождей.

      При старте  и возвращении на Землю   Ракетные  двигатели  неблагоприятно

воздействуют не только на приземный 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. За 40  лет  существования  космонавтики  в  СССР  и

позднее  России  произведено  свыше  1800   запусков   ракет-носителей.   По

прогнозам фирмы Aerospace в XXI в.  для транспортировки грузов  на  орбиту

будет  осуществляться  до  10  запусков  ракет  в  сутки,  при  этом  выброс

продуктов сгорания каждой ракеты будет превышать 1,5 т/с.

      Согласно  ГОСТ 17.2.1.01 – 76 выбросы в атмосферу  классифицируют:

     1)  по  агрегатному   состоянию  вредных  веществ   в  выбросах,  это  –

        газообразные  и парообразные (SO2,  CO,  NOx  углеводороды  и др.);

        жидкие (кислоты, щелочи, органические соединения, растворы солей  и

        жидких  металлов); твердые (свинец иего соединения,  органическая  и

        неорганическая  пыль, сажа, смолистые вещества и  др.);

     2) по массовому  выбросу, выделяя шесть групп,  т/сут:

        1) менее  0,01 вкл.;

        2) свыше  0,01 до 0,1 вкл.;

        3) свыше  0,1 до 1,0 вкл.;

        4) свыше  1,0 до 10 вкл.;

        5) свыше  10 до 100 вкл.;

        6) свыше  100.

       В связи  с развитием авиации и ракетной  техники, а  также  интенсивным

использованием   авиационных  и  ракетных  двигателей  в   других   отраслях

народного хозяйства существенно  возрос их 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.

 

 

 

                                                      3.4   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 достаточно надежно  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.

 

 

 

                                               4.1  Оксид 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 мин отмечаютcя 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).

 

 

 

                           4.2  Диоксид 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  SO2  0,3-

0,5 млн в течение нескольких дней  наступает 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