Факторы воздействия на воздушную среду

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КИНО  И ТЕЛЕВИДЕНИЯ 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ:

«Факторы воздействия на воздушную среду» 
 
 
 
 
 
 

Выполнил  студент 712 группы

Тузбеков  Азамат 
 
 
 
 

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ,

2010

СОДЕРЖАНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………………………….3

1. ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ.............................................................................4
1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЭС НА ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ……………………………………9
2. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ………10
2. ВОЗДУШНЫЕ СРЕДЫ ПОМЕЩЕНИЙ……………………………………………………13

       2.1 ВОЗДУШНАЯ СРЕДА ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПОМЕЩЕНИЯ…………………13

             2.2  ВОЗДУШНАЯ СРЕДА КВАРТИРЫ…………………………………………………………………………………14

     3. ВЛИЯНИЕ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ НА ЧЕЛОВЕКА………………………………………..15

    ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………………………….16

    СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………………………..17 

  ВВЕДЕНИЕ

   
До самого последнего периода истории Земли живые системы планеты эволюционировали почти в полной гармонии с атмосферой, литосферой и гидросферой, не испытывая влияния человеческой деятельности. Но по мере развития сельского хозяйства и промышленности воздействие человека на среду стало заметнее. Повсеместная индустриализация, особенно развернувшаяся за последние два столетия, привела к потенциально опасным уровням загрязнения среды.  
Можно сказать, что загрязнения – это поступление в окружающую среду каких-либо веществ или энергии в таких больших количествах или в течение столь длительного времени, что эти вещества или энергия начинают наносить ущерб людям и окружающей среде. Легко распространяясь от одних компонентов системы жизнеобеспечения к другим, в той или иной степени влияет на все параметры среды – антропогенные и природные, физические и биотические.  
Еще в начале шестидесятых годов считали, что загрязнение атмосферы – это локальная проблема больших городов и индустриальных центров, но позже стало ясно, что атмосферные загрязнители способны распространяться по воздуху на большие расстояния, оказывая неблагоприятное воздействие на районы, находящиеся на значительном удалении от места выброса этих веществ.  
Существуют природные ресурсы, необходимые человечеству, как воздух. Пожалуй, нет такого ресурса, кроме самого воздуха, отсутствие которого становилось бы нерешимой проблемой для человека уже менее чем через минуту.  
Известно, что загрязнение атмосферы происходит в основном в результате работы промышленности, транспорта и т. п., которые в совокупности выбрасывают ежегодно «на ветер» более миллиарда твердых и газообразных частиц. 

  Воздушная среда, с которой человек входит в самый непосредственный контакт  и от состояния которой, в значительной степени, зависит здоровье людей, подвергается в настоящее время существенному  испытанию. С течением времени все  больше увеличивается интенсивность  окислительных процессов, сопровождающихся поглощением кислорода из воздуха  и выделением в него промежуточных  и конечных продуктов окисления. Главным образом, это продукты горения  топлива, поступающие в воздух из различного рода энергетических установок, среди которых наибольшую роль играют промышленные предприятия и автомобильный  транспорт. Основными загрязняющими  компонентами выбросов этих установок  в воздух являются двуокись углерода (СО₂), окислы серы (SО₂),разнообразныеокислы азота, продукты неполного сгорания топлива (СО, сажа, недосгоревшие углеводороды и т.д.). Кроме того, в воздух могут поступать и другие, специфические продукты производственной деятельности - свинец, цемент, фреоны и множество других токсических соединений, характерных для того или иного производства. Многие из этих веществ и соединений способны оказывать на организм человека токсическое действие, приводя к росту неспецифической заболеваемости, особенно у детей.

  В результате глобального загрязнения  воздушной среды постепенно снижается  прозрачность атмосферы, что приводит к снижению интенсивности интегрального  потока солнечной энергии, поступающего на землю, и, особенно, наиболее биологически ценной его части - ультрафиолетовой радиации. Кроме того, в результате изменения газового состава воздушной  среды весьма вероятно возникновение, так называемого, парникового эффекта  с весьма неблагоприятными экологическими последствиями, а также истончение в атмосфере озонового слоя, обеспечивающего  защиту живых организмов от повреждающего  действия коротких лучей солнечной  радиации.

1. ЗАГРЯЗНИТЕЛИ ВОЗДУШНОЙ СРЕДЫ.

   
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с  окружающим миром. Но с тех пор  как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство  человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало много образнее и  сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться  в хозяйство биосферы - той части  нашей планеты, в которой существует жизнь.  
Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.  
Чистый воздух - это 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,03% углекислого газа, 0,93% аргона и 0,01% других газов. Любое отклонение от этого состава говорит о наличии источника загрязнения - естественного или искусственного.  
К естественным относятся загрязнители минерального и животно-растительного происхождения, к искусственным - загрязнители, образующиеся в результате антропогенной (человеческой деятельности): сжигания органического топлива, добычи и переработки промышленного сырья. 

   
Искусственные загрязнители.  
Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и не закопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмеримо обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.  
Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.  
В основном существуют три основных источника 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 промышленное производство. Источники загрязнении - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Наиболее распространённые химические вещества-загрязнители воздуха и их воздействие на человека:  
- Углекислый газ.  
Углекислый газ (диоксид углерода CO2) вносит наибольший вклад в повышение температуры воздуха и подстилающей поверхности вследствие “парникового” эффекта.  
В последние годы наиболее изучены сезонные пространственные изменения интенсивности атмосферных источников и стоков углекислого газа на подстилающую поверхность. Эти изменения отображают вариации скорости обмена CO2 между атмосферой и растительностью суши и моря (фотосинтез и дыхание растений) и между атмосферой и океаном. Поэтому сезонный максимум концентрации CO2 в нижней атмосфере наблюдается в конце зимы и весной, а минимум – в конце лета и осенью, причем амплитуда сезонного изменения его концентрации уменьшается от севера к югу по мере уменьшения доли площади суши с растительностью в общей площади зонального пояса. Значительные межгодовые изменения скорости прироста концентрации CO2 в нижней атмосфере, которые отмечались на островных и прибрежных станциях на Тихом океане (при среднем приросте отношения смеси CO2 на 1,2 млн. в –1 степени /г почти нулевой прирост в первой половине 1983г.), связывают с повышением на несколько градусов Цельсия температуры поверхности тропической зоны восточной части Тихого океана – явлением Эль-Ниньо в конце 1982 – начале 1983г. По некоторым оценкам, при этом около 6 Мт CO2 могло поступить в атмосферу из океана, что составляет треть годового выброса CO2 в атмосферу в результате сжигания всех видов топлива.  
Углекислый газ практически не участвует в фотохимических преобразованиях газов в атмосфере и влияет на стоки озона через производимый парниковый эффект, приводящий к охлаждению стратосферы и меньшему нагреванию тропосферы, а также к соответственному изменению скорости фотохимических реакций и влажности тропосферы. Пока в мире сохраняется равновесие между количеством выделяемого в атмосферу и поглощаемого растениями и океаном углекислого газа, человечество может быть спокойным. Но стоит это равновесие нарушить, и увеличение концентрации углекислого газа может привести к необратимым последствиям: тепло будет скапливаться под «уплотненной» оболочкой углекислого газа и температура земной поверхности повысится.  
- 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 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы, и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.  
- Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серу содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 процентов от общемирового выброса.  
- 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. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн серного ангидрида.  
- 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, очистные сооружения, целлюлозно-бумажное производство. Вызывает тошноту, раздражает глаза. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.  
- 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. Источники поступления в атмосферу: автотранспорт, сжигание угля и нефти. Легко переходит в диоксид азота(NO₂).  
- NO₂ (диоксид азота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету из NO. При этом в тропосфере образуется озон, который в нижних слоях атмосферы является загрязнителем. При попадании в верхние слои атмосферы - стратосферу - диоксид азота разрушает озоновый слой земли. Диоксид азота вызывает бронхит, понижает сопротивляемость организма к респираторным заболеваниям.  
- Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами. Высокие концентрации приводят к флюорозу (разрушению зубов у детей). Раздражает кожу, глаза, слизистые оболочки.  
- Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. Источники поступления в атмосферу: мусоросжигающие заводы, химическое производство. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу тяжелых различных металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т чугуна, выделяется кроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода. Вызывает раздражение слизистых тканей. Раздражает слизистые оболочки глаз и легкие. 

- As (мышьяк). Источники  поступления в атмосферу: угольные  и нефтяные печи, стекольное производство. Вызывает разрушение вегетативной  нервной системы, паралич кровеносной  системы, нарушение обмена веществ.  Воздействие на протяжении продолжительного  времени может привести к раку  легких и кожи.  
- С₆Н₆ (бензол). Источники поступления в атмосферу: нефтеперерабатывающие заводы, автомобильные выхлопы. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызвать лейкемию.  
- Cd (кадмий). Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, сжигание мусора, угля и нефти. Воздействие на протяжении продолжительного времени может вызывать поражение почек и легких, ослабление костей.  
- СО (угарный газ). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, сжигание угля и нефти, сталеплавильное производство. Вызывает удушье, поражает сердечно-сосудистую систему, нарушает работу кровеносной системы.  
- Н_хС_х (углеводороды). Источники поступления в атмосферу - пары несгоревшего бензина. На солнечном свету вступает в реакцию с оксидами азота и образует фотохимический смог.  
- НСНО (формальдегид). Источники поступления в атмосферу: автомобильный транспорт, химическое производство. Раздражает слизистые оболочки глаз и носа.  
- Hg (ртуть). Ртуть, органические и особенно неорганические соединения обладают весьма высокой токсичностью и по современной классификации вредных веществ и соединений относится к классу - чрезвычайно опасные вещества.  
Испаряясь уже при температуре 18оС, ртуть превращается в бесцветный, не обладающий каким-либо запахом пар, который может быть обнаружен только с помощью химического анализа и специальных проборов.  
Токсичное влияние паров ртути на организм человека проявляется как при поступлении значительных их количеств, так и при действии малых доз и концентраций. По последним данным в организме человека удерживается 80% от содержащейся в воздухе ртути, при этом период полусуществования ее в организме человека составляет 70 дней. В первую очередь это ведет к поражению центральной нервной системы, врождённым дефектам, вплоть до безумия, а также в сердца, сосудов, желудка, печени, почек, пары ртути задерживаются в дыхательных путях. Опасность паров ртути можно сравнить с радиоактивными загрязнениями.  
Источники поступления в атмосферу: сжигание угля и нефти, сталеплавильное производство. Широко распространенным источником загрязнения окружающей среды являются люминесцентные, дугоразрядные лампы и ртутьсодержащие проборы. Рано или поздно они приходят в негодность. Следует учесть, что при полном испарении 60-80 гр. ртути, высвободившейся при нарушении целостности всего 1 тысячи люминесцентных ламп, происходит загрязнение воздуха в объеме 25 млн. м3 с концентрацией паров ртути в 10 раз превышающей предельно допустимые нормы. Предельно допустимая концентрация паров ртути в воздухе населенных мест - 0,0003 мг/м3.  
- HNO₃ (азотная кислота). Источник: реакции диоксида азота (NO₂) в атмосфере. В высоких концентрациях приводит к возникновению кислотных дождей. Вызывает респираторные заболевания.  
- HONO (азотистая кислота). Поступает в атмосферу в результате реакций между диоксидом азота(NO2) и парами воды. Вызывает респираторные заболевания.  
- H₂SO₄ (серная кислота). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции диоксида серы и гидроксил ионов(^-OH). Вызывает респираторные заболевания.  
- Mn (марганец). Источники поступления в атмосферу: металлургическое производство, электростанции. Воздействие на протяжении долгого времени может вызвать болезнь Паркинсона.  
- Ni (никель). Источники поступления в атмосферу: сталеплавильное производство, сжигание нефти и газа. В высоких концентрациях может вызывать рак легких.  
- ОН (радикал гидроксила). Источник поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции углеводородов и оксидов азота. Вступает в реакции с другими газами и образует кислоты.  
- О₃ (озон). Основная масса озона сосредоточена в стратосфере. Наибольшие концентрации озона наблюдаются обычно на высоте 18-25 км, хотя границы максимальных концентраций могут наблюдаться и на высоте до 10-30 км. Образование озона - один из основных химических процессов, происходящих в воздушной среде под действием солнечного излучения. Содержание его в атмосфере составляет 3,3 • 109т. Толщина слоя озона составляет в среднем 2,5-3 мм. Озон защищает организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения (УФИ) Солнца, что доказано ученым Чепменом (S. Chapman, 1888-1970), разработавшим фотохимическую теорию озонового слоя.  
Я остановилась на этом вопросе потому, что основные антропогенные источники выбросов нарушают естественный цикл воспроизводства озона. Разрушение озона за счет антропогенного воздействия осуществляется по трем циклам: азотному, водородному и хлорному. Это приводит к истощению озонового слоя, что может вызвать катастрофические последствия. Озон - активное химическое соединение, которое оказывает двоякое действие, как на окружающую среду, так и на организм. С медицинской точки зрения он обладает бактерицидным и лечебным действием. При повышенных концентрациях, как и любое химическое соединение, он может быть опасен, а именно: раздражает слизистые глаз, обостряет астму.  
- ПАН (гидронитрат пероксиацетила). Источники поступления в атмосферу: образуется на солнечном свету при реакции оксидов азота и углеводородов. Раздражает слизистые глаз, обостряет астму.  
- Pb (свинец). Источники поступления в атмосферу: выхлопы автомобильного транспорта, сталеплавильное производство. Поражает головной мозг, вызывает высокое кровяное давление, замедляет рост.  
- SiF₄ (тетрофторид кремния). Источники поступления в атмосферу: химическое производство. Раздражает легкие.  
- SO₂ (диоксид серы). Источники поступления в атмосферу: сжигание нефти и угля, сталеплавильное производство. Диоксид серы является причиной кислотных дождей. Понижает сопротивляемость к респираторным заболеваниям, раздражает слизистые глаз. 

1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ТЭС НА ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ.

  Большая доля электроэнергии (63,2%) в мире вырабатывается на ТЭС. Поэтому вредные выбросы этого типа электростанций в атмосферу обеспечивают наибольшее количество антропогенных загрязнений в ней. Так, на их долю приходится примерно 25% всех вредных выбросов, поступающих в атмосферу от промышленных предприятий. Нужно отметить, что за 20 лет с 1970 по 1990 год в мире было сожжено 450 млрд. баррелей нефти, 90 млрд. т угля, 11 трлн. м3 газа.  
 
Таблица №1. Годовые выбросы ТЭС на органическом топливе мощностью 1000 МВт,  
Тыс. т.  
|Выброс \ Топливо |Газ |Мазут |Уголь |  
|SOx |0,012 |52,66 |139 |  
|NOx |12,08 |21,70 |20,88 |  
|CO |Незначительн|0,08 |0,21 |  
| |о | | |  
|Твёрдые частицы |0,46 |0,73 |4,49 |  
|Гидрокарбонаты |Незначительн|0,67 |0,52 |  
| |о | | |  
 
Кроме основных компонентов, образующихся в результате сжигания органического топлива (углекислого газа и воды), выбросы ТЭС содержат пылевые частицы различного состава, оксиды серы, оксиды азота, фтористые соединения, оксиды металлов, газообразные продукты неполного сгорания топлива. Их поступление в воздушную среду наносит большой ущерб, как всем основным компонентам биосферы, так и предприятиям, объектам городского хозяйства, транспорту и населению городов. Наличие пылевых частиц, оксидов серы обусловлено содержанием в топливе минеральных примесей, а наличие оксидов азота – частичным окислением азота воздуха в высокотемпературном пламени. До 50% вредных веществ приходится на диоксид серы, примерно 30% – на оксида азота, до 25% - на летучую золу. Данные по годовым выбросам ТЭС в атмосферу для разных топлив представлены в таблице №1. Приведённые данные относятся к установившимся режимам работы оборудования. Работа же ТЭС на нерасчётных (переходных) режимах связана не только с понижением экономичности котлоагрегатов, турбоагрегатов, электрогенераторов, но и с  
ухудшением эффективности всех устройств, снижающих негативные воздействия электростанций. 

   1.2 ВОЗДЕЙСТВИЕ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ НА ВОЗДУШНУЮ СРЕДУ.

   
В последние десятилетия в связи  с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась  доля выбросов, поступающих в атмосферу  от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта приходится (в зависимости т развития в данном городе 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.