Загрязнители атмосферы

Загрязнители воздуха разделяют на: механические, химические, физические и биологические.

Механические загрязнители — пыль, мусор. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов.

При таком виде загрязнения наиболее вредными являются частицы диаметром до 0,005 мм. С запыленностью воздуха связаны многие болезни: туберкулез, аллергические заболевания бронхов и др.; высокая концентрация пыли в воздухе вызывает атрофию слизистых оболочек носа, кроветворения.

Американские ученые установили прямую связь между загрязнением воздуха и частотой заболеваний раком дыхательных путей в городах с населением свыше 1 млн. человек. Заболевания глаз, в том числе хронические конъюнктивиты, нередко связаны с физическим загрязнением воздуха. Наличие пыли в атмосфере уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей. Зеленые насаждения очищают воздух от пыли и ослабляют действие других вредных примесей. Например, еловое насаждение собирает из воздуха 32 т. пыли на 1 га, сосновое - 36,4 т., буковое - 68 т. на 1 га. Лес, будучи способным, отфильтровывать ежегодно до 50-70 т. пыли на площади в 1 га, ослабляет опасность заболевания как переделенными, так и многими другими заболеваниями.

Химические загрязнители — это проникшие в экосистему чуждые ей вещества или присутствующие в ней, но концентрациях, превышающих норму. Наибольшее загрязнение воздуха происходит при сжигании топлива для нужд промышленности, отоплении жилищ, при работе транспорта; сжигании и переработке бытовых и промышленных отходов, образующихся в результате промышленных выбросов. Вследствие неполного сгорания образуются зола и вредные газы. Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются:

Соединения углерода: углекислый газ СО₂, который не опасен в малых концентрациях (но экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта);окись углерода (СО), очень токсична, но быстро диффундирует в атмосфере; несгоревшие углеводороды или окисленные вещества (альдегиды и кислоты).

Соединения серы: сернистый ангидрид (SO2), который может переходить в серный ангидрид (SO3) и в присутствии воды или ее паров образует серную кислоту (H2SO4).

Окислы азота (NO и NO2) — благоприятные условия для их образования создаются при высоких температурах.

Над большими городами мира все чаще «повисает» фотохимический смог. Он образуется в результате фотохимического взаимодействия слагающих его компонентов с атомарных кислородом.Фотохимический смог образуется обычно в период температурных инверсий; загрязненный воздух зажат верхним теплым слоем, что предотвращает вертикальный перенос загрязнений. Наиболее крупная катастрофа, вызванная токсическим туманом, произошла в Лондоне в 1952 г. В связи с низкой температурой и полным отсутствием ветраЛондон был 5 дней окутан почти непроницаемым туманом. За это время погибло около 4 тыс. чел., до 10 тыс. чел. тяжело заболели.

Лесонасаждения могут служить как механическим препятствием для газа (и таким образом уменьшать его концентрацию), так и быть защитой против химического загрязнения атмосферы. Степень защитного влияния зависит от состава и концентрации загрязнителей и от характера самого леса.

Видами, поглощающими SO₂ в больших количествах, считаются тополь бальзамический, ясень зеленый, липа обыкновенная и береза пушистая. Фенолы усваиваются более всего акацией белой, бузиной красной и шелковицей белой. Поэтому опавшую листву важно не сжигать, а закапывать, чтобы вредные вещества разлагались в земле, а не высвобождались в атмосферу.

Значительна роль зеленых насаждений в балансе углекислоты. Растения способны поглощать окись углерода и высвобождать кислород в течение всего вегетационного периода, поэтому лес является большим защитным фактором в борьбе с избытком СО₂, попадающего в атмосферу в густонаселенных индустриальных районах.

Один гектар лесонасаждений поглощает за 1 час весь углекислый газ, который выделяет за это время 200 человек, т. е. 8 кг. Углерод остается в листьях и используется ими для создания органических веществ, кислород выделяется в атмосферный воздух.

Одно широколиственное дерево с проекцией кроны 150 м. дает за 10 лет количество кислорода, нужное для 2 лет жизни одного человека. Наиболее активны в этом отношении тополя. Средневозрастной тополь поглощает в период вегетации до 40 кг углекислоты в час.

  Физические загрязнители - это избыточные источники энергии, поступающие в биосферу от техногенных причин. Например, тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности под воздействием искусственных источников света); шумовые (превышение допустимого уровня шумов); электромагнитные (от линий электропередач, радио, телевидения, работы промышленных установок); радиоактивные (попадание радиоактивных веществ в атмосферу), озоноразрушающие (выделения хладонов в атмосферу). Одним из неблагоприятных факторов городской среды является шум, представляющий собой беспорядочные непериодические колебания звука различной физической природы (рис. 18).Шум автотранспорта, как правило, характеризующийся низкой частотой, распространяется на более дальние расстояния, чем шум высокой частоты. В гигиенических и клинических исследованиях выявлено, что даже кратковременное воздействие шума способно вредно отразиться практически на всех функциональных системах организма. Наиболее ранимы сердечнососудистая и нервная система. Установлено, что шум в пределах 30—40 дБ является зоной комфорта, выше 120 дБ — болевой порог для человека.

Защиту от источников шума могут обеспечить зеленые насаждения. От внутригородского шума хорошо защищают вьющиеся растения. Например, виноград пятилисточковый, покрывающий стену жилого дома, почти наполовину снижает уровень шума в квартирах. Шумозащитные свойства зеленых насаждений зависят от ширины, густоты и дендрологического состава, а также высоты деревьев и конструкции полосы: свободное размещение деревьев в шахматном порядке более эффективно, чем размещение рядами. Защитная полоса деревьев шириной 100 м заглушает шум автомашин на 30%, мопедов - на 25%, трамваев - на 23%.

Более надежная защита от шума достигается установкой шумозащитных ограждений (бетонных, металлических, стеклянных, деревянных) от источников шума. Конец первой половины XX в. принес миру новую опасность - загрязнение воздуха, а также почвы и воды продуктами радиоактивного деления. Особенно опасными радиоактивными изотопами являются стронций-90, цезий - 135, цезий - 137 и некоторые другие изотопы.

Лесные экосистемы играют значительную роль в ослаблении последствий Ядерных взрывов в виде радиоактивных Загрязнений атмосферы. Лесной биогеоценоз способен задерживать, перераспределять и аккумулировать радиоактивную пыль: часть радионуклидов задерживается пологом и используется листвой и хвоей, часть их смывается и сдувается, определенное количество проникает под полог вместе со спадом или через свободные промежутки в пологе поступает в подстилку и почву, где происходят дальнейшие превращения и перемещения. Листья и хвоя деревьев могут собирать до 50% радиоактивного йода. Активность радиоактивных осадков в незащищенных лесом местах окапывается в 32 раза выше. В этом проявляется прямое защитное влияние лесных экосистем на человека.

 

Биологические загрязнители — чуждые экосистеме виды организмов. Загрязнение микроорганизмами называют также бактериологическим.Особенно опасным является специальное или случайное загрязнение атмосферы болезнетворными микроорганизмами,создаваемых в лабораториях вооруженных сил некоторые стран. В атмосфере, особенно во время эпидемий, находится неисчислимое количество вирусов и бактерий.

Растения экосистемы способны бороться с чуждыми ей видами с помощью выделяемых ими специфических веществ, которые называют фитонцидами. Они играют важную роль во взаимоотношениях различных биоценозов. Хотя некоторые фитонциды оказывают сильное воздействие на многоклеточные организмы и способны даже убивать насекомых, самое большое влияние они оказывают на бактериальную и грибковую флору.

Фитонциды дубовой листвы убивают на расстоянии возбудителей дизентерии и паразита, от фитонцидов, выделяемых листьями эвкалиптов, погибает золотистый стрептококк, пихтовой хвои — возбудитель дифтерии, сосновой хвои — возбудитель туберкулеза. Для возбудителей дизентерии губительны также фитонциды, выделяемые тополем, и т. д.

Один гектар можжевеловых зарослей выделяет в день 30 кг фитонцидов, которые не только уничтожают вредные микроорганизмы, но даже отпугивают мух и других насекомых. Можжевеловые заросли площадью 1 га способны стерилизовать воздух большого города.

Например, в 1 м. воздуха соснового леса содержится лишь 200 - 300 бактерий, т. е. в 2 раза меньше, чем в смешанном лесу. Сосновый лес почти лишен вредных микроорганизмов, а воздух в нем практически стерилен даже в непосредственной близи от городов.

Загрязнители воды. Ситуация с питьевой водой в России характеризуется как критическая - это прямая угроза здоровью населения. Вода может быть причиной различных изменений в организме и способствовать возникновению инфекционных и неинфекционных заболеваний человека. Примеси, от которых зависит безопасность ресурсов питьевой воды, подразделяются на следующие категории:неорганические химические вещества, органические загрязнители,

бактериальные и биологические загрязнители,радиоактивные загрязнители.

Неорганические химические вещества, к числу которых относится ртуть, кадмий нитраты, свинец и их соединения, а также соединения хрома, меди. Содержатся они в сточных водах предприятий металлургической, машиностроительной и горнодобывающей промышленности. Такие загрязнения содержат песок, глинистые и рудные включения, шлак, растворы минеральных солей, кислот, щелочей и др.

Ядовитые вещества сточных вод оказываются токсичными для гидробионтов и нередко вызывают их гибель. В небольших дозах они изменяют обмен веществ, приводят к бесплодию и мутагенным явлениям.

Разные гидробионты обладают неодинаковой устойчивостью по отношению к отдельным токсикантам. Например, мышьяк для планктонных рачков, дафний и циклопов смертелен в концентрациях 0,25-2,5мг/л, а для рыб -10-20 мл/л.

Органические загрязнители могут быть растительно-животного и химического происхождения. К растительнымотносятся остатки бумаги, плодов и овощей, растительные масла и др. Основным химическим веществом этого рода загрязнений является углерод.Загрязнители животного происхождения — физиологические выделения людей, животных, остатки жировых и мускульных тканей, пищевые вещества и пр. Они характеризуются значительным содержанием азота.К органическим химическимзагрязнителям относятся нефть и нефтепродукты, пестициды, полихлорбифенилы; сточные воды; отходы кожевенных и, целлюлозно-бумажных, пивоваренных производств.

Наибольшую угрозу чистоте водоемов представляют нефтяные масла. Эти очень стойкие загрязняющие вещества Могут распространяться на расстояния более 300 км от источника. Легкие фракции нефти, плавая по поверхности, образуют пленку, изолирующую и затрудняющую газообмен. При этом одна капля нефтяного масла, растекаясь поверхности, образует пятно диаметром 30 -150 см, а - 12 км² нефтяной пленки. Пленка нефти обладает большой подвижностью, стойка к окислению, а тяжелые масла (мазут) оседают на дно водоемов, вызывая токсическое поражение придонной фауны. Сильно загрязняет и засоряет реки молевой сплав   леса. Усиливает засорение рек сброс отходов лесозаводов (опилки, кора и др.). Часть бревен тонет, их количество увеличивается из года в год, образуя иногда слой в 3 м толщиной. Гниющие древесина и кора отравляют воду, она становится "мертвой".

Бактериальными и биологическими загрязнителями являются различные микроорганизмы, дрожжевые и плесневые грибки, мелкие водоросли и бактерии, в том числе возбудители тифа, паратифа, дизентерии, а также яйца гельминтов, поступающие с выделениями людей и животных. Бактериальную загрязненность сточных вод характеризуют величиной коли-титра, т. е. наименьшим объемом воды в миллиметрах, в котором содержится одна кишечная палочка (бактерия коли). Так, если коли-титр равен 10, это значит, что в 10 мл найдена 1 кишечная палочка. Этот вид загрязнителей свойствен бытовым водам, а также сточным водам боен, кожевенных заводов, шерстомоек, больниц и др. Общий объем бактериальной массы достаточно велик: на каждые 1000 м³ сточных вод—до 400 л. Загрязнения большей частью содержат около 42% минеральных веществ и до 58% органических.

Водная экосистема обладает чрезвычайно ценным свойством непрерывного самовозобновления под влиянием солнечной радиации и самоочищения. Оно заключается в перемешивании загрязненной воды со всей ее массой и минерализации органических веществ и отмирания внесенных бактерий. Агентами самоочищения являются бактерии, грибы и водоросли. Установлено, что в ходе бактериального самоочищения через 24 часа остается не более 50% бактерий, через 96 часов — 0,5 %. Процесс бактериального самоочищения сильно замедляется зимой. Чтобы обеспечить самоочищение загрязненных вод, необходимо их многократное разбавление чистой водой. Если же загрязнение настолько велико, что самоочищения воды не происходит, существуют специальные методы и средства для ликвидации загрязнений, поступающих со сточными водами.

Радиоактивные загрязнители представляют большую угрозу жизни водоемов как экосистем и здоровью людей. Их источники — испытания термоядерного оружия под водой, заводы по очистке урановой руды и по переработке ядерного горючего для реакторов, атомные электростанции, ме-I ста нахождения радиоактивных отходов.

           Загрязнители почвы.  

Основными загрязнителями почвы являются:

- пестициды, применяемые для борьбы с сорняками, насекомыми, грызунами. Пестициды – химические препараты для защиты сельскохозяйственной продукции, растений, для уничтожения паразитов у животных, для борьбы с переносчиками опасных заболеваний и т.д. Пестициды являются единственным загрязнителем, который сознательно вносится человеком в окружающую среду. Они поражают различные компоненты природных экосистем: уменьшают биологическую продуктивность, видовое разнообразие животного мира, снижают численность полезных насекомых и птиц, представляют опасность для самого человека. Даже в ничтожных количествах пестициды подавляют иммунную систему организма, повышая её чувствительность к инфекционным заболеваниям.

- удобрения -органические и неорганические вещества, применяемые в сельском хозяйстве и рыболовстве для повышения урожайности культурных растений и рыбопродуктивности прудов.

 

Они бывают:

- минеральные (азот, фосфор, калий)

- органические (перегной, торф, навоз, птичий помёт, …)

- бактериальное (содержащие полезные для растений бактерии)

     Минеральные удобрения оказывают прямое и косвенное воздействие на    с/х культуры, на почву, на развитие биологических процессов в природных водах. Это приводит к целому ряду отрицательных последствий: изменяется состав и структура плодородного слоя почвы – гумуса, происходит подкисление почв; снижению качества с/х. продукции.

- нефть и продукты нефтепереработки (канцерогенные вещества от автотранспорта). Загрязнение почв нефтью в местах её добычи, переработки, транспортировки и распределения превышает фоновое в десятки раз.

- выбросы промышленных предприятий. Почвы вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтяной промышленности, машиностроения, ТЭС на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжёлыми металлами, соединениями свинца, серы и другими токсичными веществами.

- свалки бытовых и промышленных отходов. Вывоз промышленных и бытовых отходов на свалки ведет к загрязнению и нерациональному использованию земельных угодий, загрязнению атмосферы, поверхностных и грунтовых вод, росту транспортных расходов и безвозвратной потере ценных материалов и веществ.

Вопросы для самопроверки:

1. Какие существуют источники загрязнения биосферы?

2. В чем выражается прямое воздействие на человека загрязнений биосферы?

3. Назовите основные загрязнители атмосферы.

4. Назовите основные загрязнители почвы.

5. Какие виды хозяйственной деятельности приводят к загрязнению почвы?

6. Назовите основные загрязнители воды.