Источники загрязнение атмосферного воздуха

Вопрос 1. Классификация основных видов антропогенных воздей­ствий

План

Лекция № 5

Тема: «Глобальные проблемы окружающей среды»

1 Классификация основных видов антропо­генных воздействий

2. Источники загрязнения атмосферного воздуха

3. Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы

4. Загрязнение гидросферы

5. Экологические последствия глобального загрязнения гидросферы

6. Антропогенное воздействие на литосферу

7. Антропогенные воздействия на растительный и животный мир

8. Особые и экстремальные виды воздействия на биосферу

8.1 Загрязнение окружающей среды отходами производства

8.2 Шумовое загрязнение и воздействие электромагнитных полей и излучений на окружающую среду

8.3 Биологическое загрязнение окружающей среды

8.4 Экстремальные воздействия на биосферу

Под антропогенными воздействиями понимают деятель­ность, связанную с реализацией экономических, военных, рек­реационных, культурных и других интересов человека, внося­щую физические, химические, биологические и другие изме­нения в природную среду. По своей природе, глубине и площа­ди распространения, времени действия и характеру приложе­ния они могут быть различными: целенаправленными и сти­хийными, прямыми и косвенными, длительными и кратковре­менными, точечными и площадными.

Подавляющая часть антропогенных воздействий носит це­ленаправленный характер, т. е. осуществляется человеком со­знательно во имя достижений конкретных целей. Существуют и антропогенные воздействия стихийные, непроизвольные, имеющие характер последствия. Например, к этой категории воздействий относятся процессы подтопления территории, возникающие после ее застройки, и др.

Антропогенные воздействия на биосферу по их экологичес­ким последствиям разделяют на положительные и отрицатель­ные (негативные). К положительным воздействиям относят воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и др.

К отрицательным (негативным) воздействиям на биосфе­ру относят все виды воздействий, создаваемых человеком и угнетающих природу. Небывалые по мощности и разнообра­зию негативные антропогенные воздействия особенно резко стали проявляться во второй половине XX в. Под их влиянием естественная биота экосистем перестала служить гарантом ус­тойчивости биосферы, как это было ранее — в течение милли­ардов лет.

Отрицательное (негативное) воздействие проявляется в са­мых разнообразных и масштабных акциях: исчерпании природ­ных ресурсов, вырубке леса на больших площадях, засолении и опустынивании земель, сокращении численности и видов жи­вотных и растений и т.д. К числу основных глобальных факто­ров дестабилизации природной среды относятся (Экологичес­кая доктрина Российской Федерации, 2002):

• рост потребления природных ресурсов при их сокраще­нии;

• рост населения планеты при сокращении пригодных для обитания территорий;

• деградация основных компонентов биосферы, снижение способности природы к самоподдержанию;

• возможные изменения климата и истощение озонового слоя Земли;

• сокращение биологического разнообразия;

• возрастание экологического ущерба от стихийных бед­ствий и техногенных катастроф,

• недостаточный уровень координации действии мирового сообщества в области решения экологических проблем.

Главнейшим и наиболее распространенным видом отрица­тельного воздействия человека на биосферу является загрязне­ние. Большинство острейших экологических ситуаций так или иначе связаны с загрязнением окружающей природной среды (Чернобыль, кислотные дожди, опасные отходы и т.д.).

Загрязнением называют поступление в окружающую при­родную среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излуче­ний) в количествах, вредных для здоровья человека, живот­ных, состояния растений и экосистем. По объектам загрязне­ния различают загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение почв и т.д. В последние годы актуальными стали и проблемы, связанные с загрязнением околоземного космического пространства. Ис­точники загрязнения могут быть природные (пыльные бури, вулканическая деятельность, сели и др.) и антропогенные.

Источниками антропогенного загрязнения, наиболее опас­ного для популяций любых организмов, являются промышлен­ные предприятия (химические, металлургические, целлюлоз­но-бумажные, строительных материалов и др.), теплоэнерге­тика, транспорт, сельскохозяйственное производство и другие технологии. Выделяют следующие виды загрязнения: физиче­ские (тепловые, шумовые, вибрационные, радиоактивные, элек­тромагнитные), химические (тяжелыми металлами, отдельны­ми химическими веществами, пестицидами, СПАВ, пластмас­сами) и биологические (биогенные элементы, микробиологи­ческие, генная инженерия).

Количество загрязнителей (поллютантов), т.е. веществ, ухудшающих качество окружающей среды, в мире огромно и число их постоянно растет по мере развития новых технологи­ческих процессов. Считают, что как в локальном, так и в гло­бальном масштабах «приоритетны» следующие загрязнители:

• диоксид серы, образующий серную кислоту и сульфаты, попадающие на растительность, почву и в водоемы;

• некоторые канцерогенные вещества, в частности бенз(а)пирен;

• нефть и нефтепродукты в морях и океанах;

• хлорорганические пестициды (в сельских районах);

• оксид углерода и оксиды азота (в городах).

К особо опасным загрязнителям относят радиоактивные элементы (стронций-90, цезий-137, йод-131, углерод-14), ди­оксины — опаснейшие токсиканты из класса хлоруглеводоро- дов, тяжелые металлы (ртуть, свинец и др.), способные на­капливаться в трофических цепях и оказывать высокотоксич­ное действие на организм.

К исключительно тяжелым экологическим последствиям для человека и всей биоты приводит радиоактивное загрязне­ние. На территории России оно вызвано в первую очередь ава­рией на Чернобыльской АЭС в 1986 году, воздействием на ок­ружающую среду ПО «Маяк», предприятий ядерно-топливного цикла, хранилищ радиоактивных отходов (16 комбинатов, «Ра­дон» и др.).

Негативное значение имеет и глобальный радиационный фон, обусловленный проводившимися ранее испытаниями атомного оружия (например, всего с 1945 по 1991 г. в мире было проведе­но 1946 ядерных взрывов, из них в СССР — 599). Содержание в атмосфере радионуклида углерод-14 в результате увеличи­лось на 2,6%, а радиоактивного изотопа трития — в 100 раз.

Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания экологов всего мира, так как крупнейшие гло­бальные экологические проблемы современности — «парнико­вый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислот­ных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.

Под атмосферным воздухом понимают жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой есте­ственную смесь газов атмосферы и находящийся за пределами жилых, производственных и иных помещений (Закон РФ «Об охране атмосферного воздуха» от 02.04.99 г.). Охрана атмосфер­ного воздуха — ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает не­гативное воздействие на здоровье человека и животных, со­стояние растений и экосистем. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся: вулканическая деятельность, вет­ровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека. По масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение воздуха и может быть местным, характери­зующимся повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, район и др.), региональным когда под воздействие попадают большие пространства планеты, и глобальным — это изменения во всей атмосфере.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид се­ры, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.).

Главные антропогенные загрязнители (поллютанты) атмо­сферного воздуха, на долю которых приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ, — диоксид серы (SO₂), диоксид азота (N0₂), оксид углерода (СО), и твердые частицы. Именно концентрации главных загрязнителей наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России. Но помимо них, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяжелые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные заводы и др.); углеводороды (C_nH_m), среди них наиболее опасен бенз(а)пирен, обладающий канцерогенным действием (выхлопные газы, топка котлов и др.), альдегиды и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др. В настоящее время воздействие канцерогенных факторов атмосферного воздуха испытывают миллионы людей.

Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактив­ное, обусловленное в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами проводившихся испытаний ядерного оружия и с действующих АЭС в процессе их эксплуатации.

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосфер­ного воздуха на территории России вносят следующие отрас­ли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, про­мышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, пред­приятия черной и цветной металлургии, нефтедобычи и нефте­химии, машиностроение, производство стройматериалов и т. д. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современ­ная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т S0₂ и S0₃; 120—140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает вы­бросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в 3 раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в 5 раз меньше, чем уголь. Еще более экологична в период беза­варийной работы АЭС, но она загрязняет воздух такими токсичными веществами, как радиоактивный йод, ра­диоактивные инертные газы и аэрозоли. Огромную потенци­альную опасность представляют отходы ядерного топлива и аварии атомного реактора.

Черная и цветная металлургия. При выплавке только од­ной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как сви­нец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства улетучиваются парагазовые смеси из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих вредные вещества, отмечаются на заводах цветной метал­лургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.

Химическое производство. Выбросы этой отрасли ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угро­зу для человека и всей биоты: оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые со­единения, сероводород, неорганическая пыль и т.п. На пред­приятиях химической и нефтехимической промышленности на­копилось 12 млн т отходов, значительная часть из которых от­носится к категории опасных.

Выбросы автотранспорта. В мире — несколько сот мил­лионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, особенно в крупных городах. В России суммарный выброс заг­рязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта составил более 35% от общей суммы выбросов. Выхлопные газы двига­телей внутреннего сгорания содержат огромное количество ток­сичных соединений: бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (из этилиро­ванного бензина). Ежегодно мировой парк автотранспорта выб­расывает в атмосферу свыше 0,4 млн т свинца.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечает­ся также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах и т.д. В сельских районах очагами загрязнения воздуха являются животноводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса и т.д.

Передвижение загрязнителей в атмосфере «не соблюдает госграниц», т. е. трансгранично. Под трансграничными загряз­нениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой.

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоро­вье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жиз­необеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воз­душной среды нарушает компоненты экосистемы до такой сте­пени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние, и в результате гомеостатические ме­ханизмы не срабатывают.

Пыль, содержащая диоксид кремния (Si0₂), вызывает тя­желое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздража­ют и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, участвуют в образовании ядовитых туманов. Если они содержатся в воз­духе совместно с диоксидом серы, то возникает эффект синер­гизма, т.е. усиление токсичности всей газообразной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм ок­сида углерода (угарного газа): при отравлении возможен ле­тальный исход. Благодаря низкой концентрации СО в атмо­сферном воздухе он не вызывает массовых отравлений, хотя и опасен страдающим сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны час­тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засо­рять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут ска­зываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т.д.

Последствия воздействия на организм человека вредных ве­ществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода. Тяжелые последствия в организме жи­вых существ вызывает ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анджелесский тип).

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят боль­шой вред не только человеку, но и остальной биоте. Известны случаи массового отравления диких животных, особенно птиц и насекомых, при выбросах вредных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых).

Что касается растений, то выбросы вредных веществ дей­ствуют как непосредственно на их зеленые части, попадая че­рез устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру клеток, так и через почву — на корневую систему. Особенно опасен для растений диоксид серы (S0₂), под воздействием которого прекращается фотосинтез и гибнут многие деревья, особенно хвойные: сосны, ели, пихты, кедр.