Источники загрязнения атмосферы

Существуют 2 вида источников загрязнения атмосферы: естественные и антропогенные.

Частицы природной пыли имеют органическое и неорганическое происхождение и образуются в результате:

- разрушения и выветривания горных пород и почвы;

- вулканических извержений; лесных, степных и торфяных пожаров;

- испарения с поверхности морей.

Основные источники загрязнений воздуха

Загрязнение воздуха

Антропогенное Естественное Внеземное (косм. пыль)

Прочее Радиоактивное Земное Морское

Жилища Урановая руда Континентальное Дым

Транспорт Экспл-ция реакт-в

Сжигание Атомные взрывы Органическое Неорганическое

Промыш-ть Аварии ТЭЦ

Растения Выветривание

Животные Вулканизм

Среди источников, загрязняющих пылью нижние слои атмосферы, следует выделить безводные пустыни и степени. Пыль в атмосфере не только способствует конденсации водяных паров и образованию осадков, но и поглощает прямую радиацию и защищает живые организмы от солнечного излучения.

Биологическое разложение веществ ведет к образованию и вынесению в атмосферу больших количеств сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота, оксидов и диоксидов углерода и др.

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы является промышленность, с/х, транспорт, энергетика и др. Антропогенное воздействие может быть прямым и косвенным.

Изменение свойств и характеристик поверхности Земли влияют на:

- обменные процессы в энергетической системе Земля-атмосфера;

- поверхностное альбедо;

- термические характеристики земной поверхности и соответственно отдачу тепла в атмосферу;

- влагосодержание поверхности, изменение которого вызывает перераспределение влагообмена между поверхностью планеты и атмосферой в пространстве и во времени.

Источниками прямого воздействия на атмосферу антропогенных примесей является теплоэнергетика, промышленность, нефтегазопереработка, транспорт. Каждый из этих источников или отраслей производства характеризуется выбросами специфических примесей; состав последних насчитывает десятки тыс. веществ, влияние и идентификация которых бывают затруднительны. К наиболее распространенным выбросам промышленности относятся следующие: зола, оксид цинка, селикаты, хлорид свинца, диоксид и триоксид серы, сероводород, альдегиды, углеводороды, смолы, оксид и диоксид азота, аммиак, озон, оксид и диоксид углерода, фтороводород, хлороводород, радиоактивные газы, пыли и аэрозоли.

Ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу поступает (с учетом очистки) более 20 млрд. тонн диоксида углерода и более 700 млн. тонн других паро- и газообразных соединений.

Ежегодно в атмосферу поступает около 2 млрд. тонн пыли, из них 200-400млн. тонн – пыль антропогенного происхождения. По прогнозам, количество антропогенной пыли может возрасти к 2005 году более, чем в 2 раза.

Наиболее негативное влияние на атмосферный воздух оказывает автомобильный транспорт. Например, в США на его долю приходится 60% выбросов оксида углерода, в Нью – Йорке и Лос-Анджелесе этот показатель доходит до 90%. Не лучшим образом обстоит дело и в Москве примерно 80%. Каждая машина с бензиновым двигателем за 15000 км пробега потребляет 4350 кг кислорода. При этом в окружающую среду выбрасываются: 3250 кг диоксида углерода, 530 кг оксида углерода, 93 кг углеводородов т 27 кг оксидов азота.

Соединения серы поступают в воздух при сжигании угля и мазута. При сжигании в топках электростанций 1 млн. тонн угля выделяется в атмосферу до 25000 тонн серы, в виде сернистого газа.

Использование нефтепродуктов в качестве топлива приводит к загрязнению окружающей среды продуктами горения, включая диоксид и трёхоксид серы. При перегонке нефти большая часть серы из таких продуктов, как керосин и бензин, удаляется. В отличие от нефти и угля природный газ практически не содержит серы, поэтому является экологически чистым топливом.

Диоксид серы, образующийся при сжигании топлива, постепенно окисляется кислородом воздуха до трехокиси, которая сразу же реагирует с водяным паром, образуя серную кислоту, которая присутствует в воздухе в виде тумана, состоящего из капель. Этот туман обладает высокой корродирующей способностью.

Диоксид серы оказывает вредное действие на растения, т.к. он, поступая внутрь листа, угнетает жизнедеятельность клеток. При этом листья растений сначала покрываются бурыми пятнами, а потом засыхают. Диоксид и другие соединения серы раздражают слизистую оболочку глаз, дыхательные пути, а продолжительное действие даже малых концентраций диоксида может вызвать хронический гастрит, гепатопатию, бронхит, ларингит и другие болезни.

В атмосфере диоксид серы окисляется до трехокиси каталитически под воздействием металлов, главным образом, марганца. Кроме того, газообразный и растворенный в воде диоксид серы может окисляться озоном или пероксидом водорода. Соединяясь с водой, трехокись образует серную кислоту, которая с металлами образует сульфаты. Диоксид серы в атмосфере существует от нескольких часов до нескольких дней в зависимости от влажности и других характеристик атмосферы.

В результате сгорания угля, нефти, газа большая часть содержащейся в них серы превращается в диоксид серы, а атмосферный азот реагирует с кислородом, образуя оксиды азота. При соединении с атмосферной влагой эти оксиды образуют серную и азотную кислоты, выпадающие с осадками. Мерой кислотности служит число ионов водорода на 1литр воды. Обычно кислотность измеряют, как логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком – эта величина называется рН. рН=7 характеризует чистую (нейтральную) воду.

Кислотные дожди оказываю влияние на популяции озерных рыб, т.к. вода в озерах становится кислой. В результате взаимодействия кислотных осадков с кальцием и магнием, входящих в состав растворов строительного камня, происходит деградация строительных материалов. Особому риску подвергаются скульптуры, выцветают и разрушаются краски, коррозируют металлические элементы конструкций крыш и мостов.

В присутствие бензапирена двуокись серы увеличивает частоту появления злокачественных опухолей, т.к. является канцерогеном. Кроме того, помимо засоления озер двуокись серы инициирует гибель лесов.

Другим наиболее опасным загрязнителем является оксид углерода – газ, не имеющий цвета и запаха. Свыше 90% оксида углерода в воздух попадает вследствие неполного сгорания углерода в топливе. Большое количество оксида углерода в атмосфере может привести к смерти от удушья.

Рассмотрим вкратце этот процесс. Кислород поступает в легкие при каждом вдохе. В крови кислород соединяется с гемоглобином. Эритроциты разносят связанный гемоглобином кислород по всему телу. При наличии во вдыхаемом воздухе оксида углерода прекращается процесс переноса кислорода, поскольку молекулы оксида углерода соединяются с гемоглобином в 200 раз легче, чем кислород. Оксид углерода, связанный с гемоглобином, оттесняет кислород от его переносчика к клеткам тканей.

В результате сжигания ископаемого топлива образуется 95% годового выброса оксидов азота в атмосферу: 40% приходится на а/м и другие виды транспорта, примерно 30% - на сжигание природного газа, нефти, угля в топках электростанций; 20% - на сжигание ископаемого топлива в различных производственных процессов.

В атмосфере присутствуют 5 основных азотосодержащих газов: N₂, NH₃, NO, NO₂, N₂O. Основная информация о влиянии соединений азота на организм человека относится к диоксиду азота. Изначально диоксид азота составляет 10% выбросов всех оксидов азота в атмосферу; однако в ходе сложной последовательности химических реакций в воздухе значительная часть оксида азота превращается в диоксид азота, который является гораздо более опасным соединением. Диоксид азота – газ с неприятным запахом, ослабляет адаптацию глаз к темноте. Эффект воздействия диоксида азота на организм человека связан с повышением усилий, затрачиваемых на дыхание. Кроме того, как и оксид углерода, газообразный диоксид азота может связываться с гемоглобином, делая его неспособным выполнять функцию переноса кислорода к тканям тела.