Забруднення атмосфери

.

План

 

Вступ

 

1. Хімічне забруднення  атмосфери

 

1.1 Основні забруднюючі  речовини

 

1.2 Аерозольне забруднення

 

1.3 Фотохімічний туман  (зміг)

 

1.4 Контроль за викидами  забруднень в атмосферу (ПДК)

 

2. Забруднення атмосфери  від рухомих джерел

 

2.1 Автотранспорт

 

2.2 Літаки

 

2.3  Шуми

 

3. Вплив забруднення атмосфери  на людину, рослинний і тваринний  світ

 

3.1 Оксид вуглецю

 

3.2 Діоксид сірки і сірчаний ангідрид

 

3.3 Оксиді азоту і деякі  інші речовини

 

3.4 Вплів радіоактивних  речовин на рослинний і тваринний  світ

 

 

Вступ

 

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тихий пір, як з'явилося високорозвинене суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало великообразне і загроза загрожує стати глобальною проблемою для людства. Втрата невідновних видів сировини підвищується, все більше орних земель вибуває з економіки так на них будуються міста і затони. Людині доводитися все більше втручатися в господарство біосфери - тій частині нашій планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в наш час піддається наростаючому антропогенному дійству. При цьому можна виділити дещо найістотніших процесів, будь-який з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.

Наймасштабнішим і значним  є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природа. Серед їх - газоподібні і  аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення  вуглекислого газу в атмосфері. Подальший  розвиток цього процесу усилюватиме  небажану тенденцію убік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу у екологів і забруднення Світового океану, що продовжується нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 11/5 його загальною поверхності. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати велике порушення газо- і водообміну між гідросферою і атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення грунтів пестицидами і її підвищена кислотність, прямуюча до розпаду екосистеми. В цілому всі розглянуті чинники яким можна приписати забруднюючий ефект, надають замітний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері

 

 

1. Хімічне забруднення  атмосфери

 

1.1  Основні забруднюючі  речовини

 

Людина забруднює атмосферу  вже тисячоліття, проте наслідки вживання вогню, яким віна користувалася  весь цей період, були незначні. Доводилося миритися з тим, що дим заважав  диханню і що сажа брикала чорним покривом на стелі і стінах житла. Одержуване тепло було для людини важливіше, ніж чисте повітря і незакінчені стіни печери. Це початкове забруднення повітря не представляло проблеми, бо люди барилися тоді невеликими групами займаючи невеликі площі. І навіть значне зосередження людей на порівняно невеликій території, як це було в класичній старовині, не супроводжувалось ще серйозними наслідками.

Так було аж до кінця дев'ятнадцятого століття. Лише за останні сто років розвиток промисловості "обдарував" нас такими виробничими процесами, наслідки яких спочатку людина ще не могла собі уявити. Виникли міста-мілліонери, зростання яких зупинити не можна. Все це результат великих винаходів і завоювань людини.

В основному існують три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка шкірного з цих джерел в загальному забрудненні повітря сильно розрізняється поклад від місця. Зараз загальновизнано, що найбільш сильно забруднює повітря промислове виробництво.

Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають  в повітря сірчистий і вуглекислий  газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор фтор, аміак, з'єднання фосфору, частинки і з'єднання ртуті і миш'яку; хімічні і цементні затони. Шкідливі гази дають в повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості , опалювання жител, роботи транспорту, спалювання і переробки побутових і промислових відходів. Атмосферні забруднення поділяють на первинні, що приходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні, є результатом перетворення останніх. Так, що поступає в атмосферу сірчистий газ окисляється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали сульфату амонія. Так саме, в результаті хімічних, фотохімічних , физико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери, утворюються інші вторинні ознаки. Основнім джерелом пирогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, споживаючі більш 170% кожного року твердого і рідкого палива, що здобувається. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є наступні:

а) Оксид вуглецю .

В повітря він потрапляє  в результаті спалювання твердих  відходів, з вихлопними газами і  викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу поступає в атмосферу не менше 1250 млн.т. Оксид вуглецю є з'єднанням, активно реагуючим з складовими частинами атмосфери і сприяє повишеню температури на планеті, і створенню парникового эфекту.

б) Сірчистий ангідрид. . Виділяється в процесі переробки сірчистих руд, що містить (до 170 млн.т. в рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків в гірничорудних відвалах. Тільки в США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склало 65 відсотків від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утворюється  при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є  аерозоль або розчин сірчаної кислоти  в дощовій воді, який підкисляє грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадіння аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств наголошується при низькій хмарності і високій вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менше 11 км. від таких підприємств, звичайно бувають густо посіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової і чорної металургії, а також ТЕС кожного року викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

 

г) Сірководень і сірковуглець. Поступають в атмосферу окремо або  разом в іншими з'єднаннями сірки. Основними по викиду є підприємства по виготовленю волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окисленню до сірчаного ангідриду.

д) Окиснення азоту. .Основними джерелами викиду є підприємства, азотні добрива, азотну кислоту, що проводять і нітрати, барвники, шовк, целулоїд. Кількість окисників азоту, що поступають в атмосферу, складає 20 млн.т. в рік.

е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є

 підприємства по виробництву алюмінію, емалей, скла, керамики, стали. Фторові речовини поступают в атмосферу у вигляді газоподібних з'єднань фториду натрію і кальцію. З'єднання характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлора. Поступають в атмосферу від хімічних підприємств, що проводять соляну кислоту, органічні фарбники, гідролізний спирт. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлора і пари соляної кислоти. Токсичність хлора визначається видом з'єднань і їх концентрацією. В металургійній промисловості при виплавці чавуну і при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, з розрахунку на 11 т. виділеного чугуна виділяється окрім 12,7 кг. осернистого газу і 14,5 кг. пилевих частинок, що визначають кількість з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, парі ртуті і рідкісних металів, смоляних речовин і ціаністого водню.

1.2Аерозольне забруднення  атмосфери

Аерозолі - це тверді або рідкі частинки, що знаходяться в зваженому стані в повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а у людей визивають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману. Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяним паром. Середній розмір аерозольних частинок складає 11-5 1мкм. В атмосферу Землі щорічно поступає близько 11 куб.км. Велика кількість пилових частинок утворюється також в ході діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче:

ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИД  ПИЛІ,МЛН.Т./ГОД

11. Спалювання кам'яного  вугілля 93,60

12. Виплавка чавуну 20,21

13. Виплавка міді (без очищення) 6,23

14. Виплавка цинку 0,18

15. Виплавка олово (без  очищення) 0,004

16. Виплавка свинцю 0,13

 

17. Виробництво цементу  53,37

Основними джерелами штучних  аерозольних забруднень повітря  є ТЕС, які споживають вугілля  високої зольності, збагачувальні  фабрики, металургійні, цементні, магнезитові  і сажа затону. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Частіше всього в їх складі виявляються з'єднання кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, висмута, селену, миш'яку, берилія, кадмію, хрому, кобальту, молибдена, а також азбест. Ще більша різноманітність властиво органічного пилу, включаючою ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні остаточних нафтопродуктів, в процесі пиролиза на нефтепереробних , нафтохімічних і інших подібних підприємств.

Джерелом пилу і ядовитих газів служать масові вибухові роботи. Так, в результаті одного середнього по масі вибуху ( 1250-300 тонн вибухових  речовин) в атмосферу викидається  близько 12 тис. куб. м . умовного оксиду вуглецю і більше 1150 т. пилу. Виробництво цементу і інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв є одержування продуктів в потоках гарячих газів, які завжди призводять до викиду пилу і інших шкідливих речовин в атмосферу .Вони піддаються різним перетворенням, окиненю, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячною радіацією. В результаті цих реакцій утворюються перекиснене з'єднання, вуглеводнів з оксидами азоту і сірі часто у вигляді аерозольних частинок. При деяких погодних умовах можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок в приземному шарі повітря.       

Звичайно це відбувається тоді , коли в шарі повітря безпосередньо над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування кулі більш холодного повітря під теплим, що затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зосереджуються під кулею інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин раніше вивчення в природі фотохімічного туману.

1.3 Фотохімічний туман  (смог)

Фотохімічний туман є  багатокомпонентною суміші газів і  аерозольних частинок первинного і  вторинного викиду. До складу основних компонентів змогу входять озон оксиди азоту і сірки, численні органічні  сполуки окисленої природи, звана в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний зміг виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і безвітря або дуже слабого обміну повітря в приземному шарі при могутній і в течія не менше діб підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, звичайно що супроводжується інверсіями, необхідними для створення високої концентрації реагуючих речовин.

Такі умови створюються  частіше в червні-вересні і рідше взимку.

При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплювання  молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту і атомарного кисню. Атомарній кисень з молекулярним киснемо дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи оксид азоту, повинний перетворуватися в молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. В результаті продовження дисоціації нові маси діоксиду азоту расщеппляются і дають додаткові маси озону. Виникає циклічна реакція, у результаті якої в атмосфері поступово нагромаджується озон. Цей процес в нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері концентруються різні перекиси, які в сумі і утворюють характерні для фотохимического туману оксиданти. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, відмінних особливі реакційні дії . Такі явища бувають над Лондоном Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи і Америки. По своїй фізіологічній дії на організм людини сморід украй небезпечний для дихальної і кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

2. Забруднення атмосфери  рухомих джерел викидів

В останні десятиріччя  у зв'язку з швидким розвитком  автотранспорту і авіації істотно  збільшилася частка викидів, що поступають в атмосферу від рухомих джерел: вантажних і легкових автомобілів, тракторів, тепловозів і літаків. Згідно оцінкам, в містах на частку автотранспорту доводитися (в залежності розвитку в даному місті промисловості і числа автомобілів) від 30 до 70 % загальної маси викидів. В США в цілому по країні принаймні 40 % загальної маси п'яти основних забруднюючих речовин складають викиди рухомих джерел.

2.1 Автотранспорт

Вплив транспорту на атмосферне повітря. В промислово розвитих країнах основним джерелом забруднення атмосфери є автотранспорт, парк якого безупинно росте. Якщо в 1900 р. на планеті нараховувалося біля 6 тис. автомобілів, то до 2000 р. чисельність світового парку автомашин досягла 500 млн. одиниць.

Частка автотранспорту в  забрудненні атмосфери продуктами згоряння показана в табл.1.

Таблиця 1 Обсяги викидів  продуктів згоряння, млн. т. рік -1Продукти згоряння Джерела продуктів згоряння продуктів згоряння

автомобілі електростанції, промисловість і т.д.

Оксид вуглецю  59,7 5,2

Вуглеводні й інші органічні  речовини 10,9 6,4

Оксиди азоту 5,5 6,5

Сполуки , що містять

сірку 1,0 22,4

Макрочастки 1,0 9,8

Викиди автомобільного транспорту істотно залежать від режиму роботи двигуна і якості використовуваного  палива. Зразковий склад вихлопних  газів автомобілів поданий у  табл. 2

Наближений склад (% по обсягу) вихлопних газів автомобілів

Табл. 2Компоненти Вміст компонентів у вихлопах

карбюраторний двигун дизельний двигун

N2 74-77 76-78

О2 0,3-8 2-18

Н2О 3,0 - 5,5 0,5 - 4.0

СО2 5,0-12,0 1,0-10,0

СО 5.0 - 10,0 0,01 - 0,5

Оксиди сірки 0-0,8 2* 10 -4 - 0,5

Вуглеводні 0,2 - 3,0 1 * 10 -3 - 0,5

Альдегіди 0-0,2 (1 - 9) * 10 -3

Сажа 0-0,4 г / м -3 0,01 -1,1 г / м -3

Бензапірен (10-20) * 10-6 г/м –3 до 1 * 10 -5 г / м -3

Основній внесок в забруднення  атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку доводитися близько 75 %), потім  літаки (приблизно 5 % ), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4 %), трактори і інші сільськогосподарські машини (близько 4 % ), залізничний і водний транспорт (приблизно 2 %). До основних забруднюючим атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела (загальне число таких речовин перевищує 40), відносяться оксид вуглецю (в США його частка в загальній масі складає близько 70 %), вуглеводні (приблизно 19 % ) і оксиди азоту (близько 9 % ). Оксид вуглецю (CO) і оксиди азоту поступають в атмосферу тільки з вихлопними газами, тоді як не повністю згорілі вуглеводні поступають як разом з вихлопними газами , так і з картера , паливного бака і карбіратора тверді домішки поступають в основному з вихлопними газами і з картера .