Тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr)

Содержание

Введение.

I. Теоретическая часть

 

 1. Понятие о загрязнение атмосферы.

 

 2. Какие вещества загрязняют атмосферу.

 

 3. Основные источники загрязнения атмосферы.

 

 4. Влияние загрязненного воздуха на человека и какие болезни развиваются у человека.

 

II. Практическая часть

  1. Степень загрязненности атмосферы в Архангельске, Северодвинске и Новодвинске.

 2. Пути решения загрязнения атмосферы

 

Заключение.

Список литературы.

 

 

Введение

 

Актуальность темы проекта заключается в том, что в настоящее время загрязнение атмосферного воздуха в Архангельской области приобрело огромное внимание не только местного населения, но и властей. Это привело к серьезным экологическим, экономическим и социальным последствиям для общества, которое проявляется в ухудшении состояния окружающей природной среды, необходимости значительных финансовых вложений для ее восстановления, резкого снижения продолжительности жизни людей по сравнению с другими областями.

Также актуальность темы проекта вызывается и необходимостью разработки мероприятий по обеспечению охраны окружающей природной среды от загрязнения атмосферного воздуха.

 

Цель проекта: Определить уровень загрязнения атмосферы в Архангельской области и попытаться найти решения данной проблемы.

 

Задачи проекта:

1. Изучить состояние проблемы загрязнения воздуха в нашем городе автотранспортом, заводами и предприятиями.

2. Выяснить, какие вещества являются основными загрязнителями атмосферы и как они влияют на живые организмы.

3. Выяснить, какие мероприятия проводятся по борьбе с вредными выбросами автомобилей и предприятий.

4.Определить уровень загрязнения окружающей среды атмосферным воздухом.

 

Основная проблема: Атмосфера оказывает большое воздействие не только на человека, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров и геологическую среду. Поэтому охрана атмосферного воздуха является наиболее приоритетной проблемой экологии. Основные воздействия атмосферы на гидросферу - это атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы. Особенно напряжённая экологическая ситуация имеет место в Архангельске, Северодвинске и Новодвинске. Эти города входят в определяемый «Госкомгидрометом России», как перечень городов с наибольшим уровнем атмосферного загрязнения.

Методы:

Для выполнения своей работы я использовал следующие методы:

1) Сбор информации(Литература, интернет.)

 

2) Анализ информации.

3) Поиск решения, на основе найденной информации.

Теоретическая значимость работы:

С помощью этой исследовательской работы можно узнать степень загрязнённости атмосферного воздуха вредными веществами, которые выбрасывают предприятия и автомобили.

 

Практическая значимость работы:

Опираясь на результаты исследования, можно будет понять, как применять их в борьбе с выбросами заводов и автомобилей, а также найти пути решения загрязнения атмосферы.

Характеристика основных источников получения информации:

Основные источники информации используемые в этой исследовательской работе — это интернет, газеты, люди, которые непосредственно связаны с заводами и предприятиями, водители, а также обычные люди.

Гипотеза: Если предположить, что автотранспорт, заводы и предприятия сильно загрязняют окружающую среду, значит это должно как-то отразиться на её состоянии. Зная, что человек вдыхает вредные продукты сгорания автомобильного топлива и выбросы заводов. И по состоянию здоровья человека, можно судить о степени загрязнённости воздуха.

Объект проекта — это предприятия, заводы, автотранспорт и атмосферный воздух.

 

Теоретическая часть

 

Проблема загрязнения атмосферы — это одна из самых актуальных проблем современности. Для того, чтобы найти решение этой проблемы, нужно ознакомится с нынешним положением загрязнённости атмосферы в Архангельской области. Сначала нужно разобраться, а что такое загрязнение атмосферы?

Загрязнения атмосферы — это загрязнение воздуха внутри помещений и во внешней окружающей среде какими-либо химическими, физическими или биологическими веществами, изменяющими естественные характеристики атмосферы. Домашние печи, автомобили, промышленные предприятия и лесные пожары являются основными источниками загрязнения воздуха. В число загрязнителей, вызывающих наибольшую обеспокоенность общественного здравоохранения, входят твердые частицы, окись углерода, озон, двуокись азота и двуокись серы. Загрязнение атмосферного воздуха и воздуха внутри помещений приводит к респираторным и другим болезням, которые могут быть летальными.

 

 

Основные загрязнители атмосферного воздуха:

 

Оксид углерода

- Поступает в атмосферу от промышленных предприятий в результате неполного сгорания топлива. Много оксида углерода содержится в выбросах предприятий металлургии и нефтехимии, но главным источником оксида углерода является автомобильный транспорт. Вдыхаемый в больших количествах оксид углерода поступает в кровь, уменьшает приток кислорода к тканям, повышает количество сахара в крови, ослабляет подачу кислорода к сердцу.

Оксид азота

- Среди загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу с антропогенными выбросами от промышленности, электростанций и транспорта, оксиды азота относятся к наиболее важным. Они образуются в процессе сгорания органического топлива при высоких температурах в виде оксидов азота, которые трансформируются в диоксид азота. При вдыхании оксид азота, он связывается с гемоглобином. При этом образуется метгемоглобин, который затрудняет процесс переноса кислорода. Концентрация метгемоглобина в крови 60-70% считается летальной. Но такое предельное значение может возникнуть только в закрытых помещениях, а на открытом воздухе это не возможно.

Диоксид серы

- Поступает в атмосферу при сгорании топлива, содержащего серу. Главными источниками диоксида серы в воздухе городов являются электростанции, котельные и предприятия металлургии. Воздействие диоксида серы в концентрациях выше предельно допустимых может приводить к существенному увеличению различных болезней дыхательных путей, воздействовать на слизистые оболочки, вызывать воспаление носоглотки, бронхиты, кашель, хрипоту и боли в горле.

Углеводороды

- Из ароматических углеводородов в определяются бензол, толуол, этилбензол, ксилол. Длительное воздействие паров этилбензола может привести к функциональным нарушениям в нервной системе, раздражению верхних дыхательных путей, гематологическим изменениям, а также к ухудшению состояния желчных и печеночных протоков. Действие ксилола приводит к нарушению работы кроветворящих органов и нервной системы. Хроническое воздействие приводит к жалобам на общую слабость, чрезмерную утомляемость, головокружения, головные боли, раздражительность, бессонницу, потерю памяти и шум в ушах. При хроническом отравлении бензолом наблюдаются поражения костного мозга и крови. Признаки хронического отравления толуолом включают в себя раздражение слизистой оболочки, эйфорию, головные боли, головокружение, тошноту, потерю аппетита и непереносимость алкоголя.

Альдегиды

- Это наркотики, оказывающие выраженное раздражающее действие, особенно на слизистые глаз и органов дыхания, а при контакте с кожей и на кожные покровы. С увеличением числа углеродных атомов наркотическое действие альдегидов усиливается, а раздражающее — ослабляется.

 

Тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr)

- Тяжелые металлы являются протоплазматическими ядрами, токсичность которых возрастает по мере увеличения атомной массы. Их токсичность проявляется по-разному. Многие металлы при токсичных уровнях концентраций ингибируют деятельность ферментов (медь, ртуть). Некоторые из них образуют хелатоподобные комплексы с обычными метаболитами, нарушая нормальный обмен веществ (железо). Такие металлы, как кадмий, медь, железо, взаимодействуют с клеточными мембранами, изменяя их проницаемость.

Аммиак

- один из самых важных продуктов химической промышленности. Большая часть получаемого в промышленности аммиака идет на приготовление азотной кислоты, азотных удобрений, красителей. Аммиак опасен при вдыхании. При остром отравлении аммиаком поражаются глаза и дыхательные пути, при высоких концентрациях возможен смертельный исход. Вызывает сильный кашель, удушье, при высокой концентрации паров — бред.

Атмосферная пыль

- Атмосферная пыль и аэрозоли антропогенного происхождения образуются в результате промышленных выбросов. Постоянное нахождение частиц пыли в лёгких вызывает воспалительные процессы, которые в свою очередь приводят к сердечно-сосудистым заболеваниям.

Бенз(а)пирен

- Поступает в атмосферу при сгорании различных видов топлива. Большое количество бенз(а)пирена содержится в выбросах предприятий цветной и черной металлургии, энергетики и строительной промышленности. Также эта примесь содержится в выбросах автотранспорта. При концентрации выше 0,001 мкг/м3 могут наблюдаться неблагоприятные последствия для здоровья человека, в том числе образование злокачественных опухолей.

Формальдегид

- В промышленности он образуется при неполном сгорании жидкого топлива, при изготовлении искусственных смол, пластических масс, при выделке кож и т.д. В атмосферу формальдегид поступает также в смеси с другими углеводородами от предприятий деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, химической и нефтехимической промышленности, цветной металлургии и др. Формальдегид является веществом второго класса опасности, оказывает раздражающее действие на организм человека, обладает высокой токсичностью.

 

Количество каждого конкретного загрязнителя сильно зависит от расстояния до его источника, направление ветра и погодных условий. Таким образом, состав и концентрация смеси, воздействию которой мы подвергаемся, меняются изо дня в день, каждый час и от места к месту.

 

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха:

- Работа котельных ТЭЦ.

(Также весомый вклад в загрязнение атмосферы вносит работа котельных ТЭЦ. Исходный источник энергии ТЭЦ – органическое топливо. На ТЭЦ используют твердое, жидкое или газообразное топливо. Вследствие чего идёт загрязнение атмосферного воздуха оксидом серы, азота и бенз(а)пиреном).

- Дым от двигателей машин.

(Основной вклад в высокий уровень загрязнения атмосферы вносит автотранспорт. Последние годы количество вредных, выбрасываемых в воздух с выхлопными газами, веществ заметно возрастает. В среднем каждый из автомобилей выбрасывает в сутки 3,5-4 кг угарного газа, значительное количество оксидов азота, серы и сажу. "Вклад" автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет 45% в Архангельской области).

Загрязнение воздуха внутри жилых помещений и его влияние на здоровье:

Около 3 миллиардов человек по-прежнему для приготовления пищи используют твердое топливо (такое как дрова, отходы земледелия, древесный уголь, уголь и кизяк) и керосин, которое сжигается на открытом огне или в неэффективных печах. В большинстве своем это бедные люди, которые живут в странах с низким и средним уровнем дохода.

Использование такой технологии для приготовления пищи обуславливает высокий уровень загрязнения воздуха в домашних хозяйствах различными вредными для здоровья загрязняющими веществами, включая мелкие частицы гари, которые глубоко проникают в лёгкие. В плохо вентилируемых жилых помещениях в дыму концентрация мелких частиц может в 100 раз превышать допустимые уровни. Особенно вредно они воздействуют на женщин и детей младшего возраста, которые бóльшую часть времени проводят у домашнего очага.

Влияние загрязненного воздуха на человека:

 

В наше непростое время стрессов, сильных нагрузок, постоянно ухудшающейся экологической обстановки, качество воздуха, которым мы дышим, приобретает особое значение. Качество воздуха, его влияние на наше здоровье напрямую зависит от количества в нем кислорода.

Выброс ядовитых веществ особенно силен в центрах промышленности. Человек в среднем за сутки человек вдыхает до 20 тысяч литров воздуха. Однако вместе с необходимым организму чистым кислородом мы проносим через легкие ядовитые пары, частицы копоти и пепла. Они оседают в наших легких, отравляя человек.

Около 60 % городских жителей имеют проблемы со здоровьем, и одна из основных причин этому – воздух с низким содержанием кислорода.

Здоровье человека:

 

- ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени;

 

- нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга;

 

- изменениями деятельности сердца и легких;

- головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и в некоторых случаях смертью.

 

Какие болезни развиваются при загрязнённом воздухе:

1. Пневмония:

Из-за загрязнения воздуха внутри помещений практически вдвое возрастает риск детской пневмонии. Оно также является причиной смертей 30% среди детей в возрасте до 5 лет. Загрязнение воздуха в жилых помещениях также может вызывать острую инфекцию нижних дыхательных путей (пневмонию). 28% смертей среди взрослых людей от пневмонии происходят по этой причине.

2. Хроническая обструктивная болезнь легких:

Cмертей от хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ) среди взрослых в странах с низким и средним уровнем дохода вызваны воздействием загрязнения воздуха в домашних хозяйствах. У женщин, подвергающихся высокому уровню воздействия дыма в помещениях, вероятность заболевания ХОБЛ более чем в два раза выше, чем у женщин, которые пользуются более чистым топливом. Что касается мужчин (у которых уже и так повышенный риск ХОБЛ из за большей доли курильщиков среди них), воздействие дыма в помещениях практически удваивает этот риск.

3. Инсульт:

12% всех смертей вызваны инсультом из-за ежедневного воздействия загрязнения воздуха в домашних хозяйствах, увеличивающегося в результате приготовления пищи при помощи твердого топлива и керосина.

4. Ишемическая болезнь сердца:

Около 11% всех смертей от ишемической болезни сердца можно отнести на счет загрязнения воздуха в домашних хозяйствах.

5. Рак легких:

Около 17% смертей от рака легких среди взрослых объясняется воздействием канцерогенов из-за загрязнения воздуха в жилых помещениях в результате приготовления пищи на керосине и твердом топливе таком как дрова, древесный уголь или уголь. Среди женщин этот риск выше из-за их роли в приготовлении пищи.

 

Основные факты о загрязнение атмосферного воздуха:

 

1.В Архангельской области у большинства людей есть загородное имущество и для приготовления пищи используют открытый огонь или простые печи, работающие на керосине или биомассе (дрова, животный кизяк и отходы земледелия) и уголь.

 

2. Каждый год в Архангельской области около 700 жителей умирает от болезней, связанных с загрязнением воздуха.

 

3. Загрязнение воздуха вызывает неинфекционные заболевания, такие как инсульт, ишемическая болезнь сердца, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и рак легких.

 

Практическая часть

Исследую степень загрязнённости атмосферного воздуха в Архангельске, Северодвинске, Новодвинске и попытаюсь, опираясь на исследование, найти решение проблемы для этих городов.

 

1. Архангельск:

 

- это крупный промышленный, административно территориальный центр, речной и морской порт, узел шоссейных и железных дорого.

 

Основные источники загрязнения атмосферы:

Предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, теплоэнергетики, автомобильный, речной и железнодорожный транспорт.

Самые крупные предприятия расположены в северной части города («Архангельская ТЭЦ» филиал ОАО «ТГК-2» и ОАО «Соломбальский ЦБК») и в 14 км к юго-востоку от городской черты (ОАО «Архангельский ЦБК»).

 

Загрязнение автотранспортом(%) - 42%

 

По данным наблюдения, проводимых 19 — 20 марта 2020г, превышений предельно допустимых концентраций контролируемых примесей наблюдалось.

Уровень загрязнения атмосферы в г.Архангельск оценивается как высокий и определяется значением ИЗА = 6,4. Такой уровень загрязнения атмосферы может быть концентрациями бенз(а)пирена и формальдегида в воздухе.

 

Среднегодовые концентрации оксидов азота в 2019-2020 годах на стационарных постах города были ниже, чем в 2018 году. В целом по городу средние за год концентрации этих примесей не превышали установленный стандарт, однако были близки к значению 0,9 ПДК. В районе автомобильного шоссе зафиксирован наибольший уровень загрязнения атмосферного воздуха этими примесями. Здесь среднемесячные концентрации диоксида азота большую часть года были выше установленного стандарта,а средняя за год концентрация в 2019-2020 годах составила 1,05 ПДК, среднегодовая концентрация оксида азота была равна 0,9 ПДК.

 

Наблюдения за содержанием бенз(а)пирена в 2019-2020 годах проводились ежемесячно, на автомобильной трассе и в окрестностях заводов и предприятий, в воздухе определялась среднемесячная концентрация примеси. Средняя за месяц концентрация в целом по городу превышала ПДК в 1,3 раза, в районе автомобильной трассы составила 1,7 ПДК, на заводах и предприятиях – 3,8 ПДК.

 

С выбросами предприятий деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности в атмосферу города поступало большое количество формальдегида. Среднемесячная концентрация данной примеси на архангельском шоссе и предприятиях выше нормативов, а в целом по городу превышала ПДК в 2,3 раза.

 

2)Новодвинск:

- это промышленный центр Архангельской области.

Основные источники загрязнения атмосферы: ОАО «Архангельский целлюлознобумажный комбинат», который вносит основной вклад в выбросы стационарных источников. Комбинат расположен на северной окраине города.

Загрязнение автотранспортом(%) - 9%

По данным наблюдений, проводимых в 2019 - 2020 годах, уровень загрязнения атмосферы в г. Новодвинск оценивался как повышенный и определялся значением ИЗА=5,0. Такой уровень загрязнения атмосферы был обусловлен средней за месяц концентрацией формальдегида.

Содержание диоксида азота в атмосфере города в 2019 - 2020 годах было повышено. Среднемесячная концентрация в целом по городу была близка к значению 0,8 ПДК. В течение месяцев превышения ПДК по содержанию диоксида азота фиксировались на автомобильных дорогах города, и составляло ПДК = 1.4. Наибольший уровень загрязнения атмосферы данной примесью отмечался в районе ЦБК, где в первой половине года среднемесячные концентрации превышали установленный стандарт практически в каждом месяце. Среднемесячная концентрация диоксида азота достигала 1,9 ПДК.

Максимальная из среднемесячных концентраций бенз(а)пирена равна 2,5 ПДК.

В атмосфере города в 2019 - 2020 годах, были повышены концентрации формальдегида. Среднемесячная концентрация на всех стационарных постах определена выше нормы, в целом по городу – превышала установленный стандарт в 2,0 раза.

Итог:

Возросли средние концентрации оксида углерода и формальдегида., снизились среднегодовые концентрации бенз(а)пирена.

 

3)Северодвинск:

- это крупный промышленный центр Архангельской области.

Основные источники загрязнения атмосферы: предприятия теплоэнергетики, машиностроения, металлообработки, пищевой промышленности, мебельное производство, автомобильный и железнодорожный транспорт..

По данным наблюдений, проводимых в 2019 - 2020 годаз, уровень загрязнения атмосферы в г. Северодвинск оценивался как низкий и определялся значением ИЗА=4,2.

Среднемесячная концентрация бенз(а)пирена – 1,7 ПДК.

Среднегодовая концентрация формальдегида на всех стационарных постах города была выше нормы, в целом по городу – превышала установленный стандарт в 2,0 раза. Чуть больший уровень загрязнения атмосферного воздуха формальдегидом зафиксирован в районе завода, где средняя за год концентрация данной примеси превышала установленный стандарт в 2,0 раза, здесь же в марте определена максимальная из разовых концентрация равная 0,9 ПДК. В районе ЦБК среднегодовая концентрация данной примеси составила 1,7 ПДК.

Итог: За 2019 — 2020 года возрос уровень загрязнения атмосферного воздуха города формальдегидом, снизились среднегодовые концентрации бенз(а)пирена.

 

Пути решения загрязнения атмосферного воздуха:

Для того, чтобы промышленные предприятия выбрасывали в атмосферу меньше ядовитых веществ, предлагается несколько способов:

 

1) Абсорбционный (поглотительный): предполагает установку фильтров из активированного угля, известняка и его щелочных растворов, аммиака. Эти вещества отлично впитывают в себя вредные газы. К плюсам этого способа относят хорошее качество очистки и простоту.

Однако устройства с фильтрами занимают достаточно много места, а также периодически менять очистительную жидкость;

 

2) Окислительный способ хорош тем, что выжигает в воздух горючие вредные примеси. К минусу такого метода относят выделение углекислого газа;

 

3) Каталитический: ядовитые пары и газы пропускают через твердые катализаторы, ускоряющие процесс отделения вредных веществ и примесей. Способ хоть и действенный, но требует огромных средств и тратит много энергии;

 

4) Механический способ применяют уже достаточно редко. Газ загоняют в специальные турбины, где винтами, создающих вихри, собираются ядовитые частицы. Кроме высоких затрат энергии и необходимости постоянного обслуживания аппарата (удаление с винтов собранных частиц) этот способ малоэффективен, слабо очищает воздух;

 

5) Электро-огневой способ – самый новый и самый эффективный из всех существующих способов очистки газов. Необходимое для очистки загоняется в сосуды, а после – пропускается сквозь наэлектризованное пламя. К сожалению этот метод очень трудно осуществить и поэтому применяется редко.

 

Помимо решения с заводами, также предлагается способы по борьбе с выбросами автотранспорта:

 

1) Постоянное совершенствование моделей двигателей и уменьшение корпусов автомобилей с целью минимизации потребления ими топлива.

 

2) Использование экологичных видов топлива (природного газа, жидкого водорода, этилового спирта и прочих разновидностей "зелёного бензина").

 

3) Снабжение выхлопных труб автомобилей нейтрализаторами.

 

4) Внедрение автоматизированных систем регулирования движения с целью сокращения времени работы автомобильных двигателей в режиме холостого хода и набора скорости.

 

5) Создание зоны зелёных насаждений вдоль дорог. Данная мера позволяет вполовину уменьшить вредное воздействие автомобильных выбросов на окружающую среду.

 

Заключение

Рассмотрев проблему загрязнения атмосферы в больших городах Архангельской области и предложив несколько вариантов решения данной проблемы, я пришел к следующим выводам:

 

1) Выбросы вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных источников за период с 2019 - 2020 годов практически не снижаются. Содержание вредных веществ в атмосферном воздухе городов остается высоким. Большое количество выбросов обусловлено недостаточной оснащенностью источников загрязнения сооружениями по очистке воздуха с низким удельным весом оборудованных источников.

 

2) Вследствие отсутствия на должном уровне защиты атмосферного воздуха, загрязнения вызывает рост заболеваний органов дыхания.

 

3) Каждый год, большинство людей умирает из-за проблем с загрязнением атмосферного воздуха.

 

Но если придерживаться вариантов решения, предложенных мной, то скорее всего средние показатели загрязнения атмосферного воздуха начнут снижаться и мы начнем дышать чистым воздухом.

 

Список литературы.

1)https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%8F_%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B

 

2)https://tion.ru/blog/kak-zaschitit-vozduh-ot-zagryazneniya/

 

3) http://www.severodvinsk.info/?idmenu=27&item=435

 

4)Книга В. И. Романов «Дышите мной и наслаждайтесь».

 

5)Книга И. В. Смирнова «Воздух городов и его изменения».