Гловальные проблемы человечества

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.

Наиболее масштабным  и  значительным  является  химическое загрязнение среды

несвойственными  ей  веществами  химической природы. Среди  них -

газообразные и аэрозольные загрязнители промышленнобытового происхождения.

Прогрессирует и накопление углекислого  газа в атмосфере.  Дальнейшее

развитие этого процесса будет усиливать нежелательную  тенденцию  в  сторону

повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и

продолжающееся загрязнение Мирового  океана нефтью и нефтепродуктами,

достигшее уже 1/5 его общей поверх-ности. Нефтяное загрязнение таких размеров

может вызвать  существенные нарушения  газо-  и водообмена между гидросферой

и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического  загрязнения почвы

пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы.  В

целом, все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий

эффект, оказывают замет-ное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

     Химическое загрязнение биосферы.

Обзор этой темы я начну с рассмотрения  тех факторов, которые приводят к

ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы.

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 незакопченные стены пещеры.

Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы,  ибо  люди

обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно 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 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 загрязнений -

теплоэлектростанции, которые вместе с  дымом выбрасывают в воздух сернистый и

углекислый газ; металлургические предприятия,  особенно цветной металлургии,

которые выбрасывают  в  воздухоксилы  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 загряз-

нители разделяют на первичные,  поступающие непосредственно  в атмосферу, и

вторичные,  являющиеся  результатом превращения  последних.

     Аэрозольное загрязнение атмосферы

     Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы,  находящиеся во  взвешенном

состоянии в воздухе.  Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно

опасны для организмов,  а у людей вызывают специфические  заболевания.  В

атмосфере  аэрозольные  загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы

или дымки. Значительная  часть  аэрозолей образуется в атмосфере при

взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с  водяным паром.

Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли

ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного

происхождения.  Большое  коли-чество пылевых частиц образуется также в ходе

производственной деятельности людей.  Сведения о некоторых источниках

тех-ногенной пыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС            ВЫБРОС ПЫЛИ,МЛН.Т./ГОД

1. Сжигание каменного угля                                              93,60

2. Выплавка чугуна

20,21

3. Выплавка меди (без очистки)                                           6,23

4. Выплавка цинка

0,18

5. Выплавка олова (без очистки)                                          0,004

6. Выплавка свинца

0,13

7. Производство цемента                                                    53,37

Основными источниками  искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются

ТЭС,  которые потребляют  уголь  высокой зольности, обогатительные фабрики,

металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.  Аэрозольные

частицы  от  этих источников  отличаются большим разнообразием химического

состава. Чаще  всего  в  их составе обнаруживаются соединения

кремния, кальция и углерода,  реже - оксиды металлов: железа, магния,

марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,  мышьяка,

бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее

разнообразие свойственно органической пыли,  включающей алифатические и

ароматические

углеводороды, соли кислот.  Она образуется при сжигании остаточных

нефтепродуктов,  в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических

и других подобных предриятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения

являются  промышленные отвалы  -  искусственные  насыпи из переотложенного

материала, преимущественно вскрышных  пород[4]

,  образуемых  при добыче полезных  ископаемых или же из отходов предприятий пе-

рерабатывающей промышленности,  ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат

массовые взрывные работы.  Так, в результате одного среднего по массе взрыва

(250-300 тонн взрывчатых  веществ) в атмосферу выбрасывается около 2

тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т.пыли.  Производство

цемента  и других строительных материалов также является источником

загрязнения атмосферы пылью.  Основные технологические  процессы этих

производств  -  измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и

получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами

пыли и других вредных веществ в атмосферу.  К атмосферным загрязнителям

относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные,  включающие от 11 до 13

атомов углерода.Они подвергаются различным превращениям, окислению,

полимеризации,  взаимодействуя  с  другими  атмосферными загрязнителями после

возбуждения солнечной радиацией.  В  результате этих реакций образуются

перекисные соединения,  свободные радикалы,  соединения углеводородов с

оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц.  При некоторых

погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных

газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.  Обычно это

происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над

источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более

холодного воздуха под теплым, что  препятствует  воздушных  масс и

задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы

сосредотачиваются под слоем инверсии,  содержание их у земли резко

возрастает, что становится одной из причин образования  ранее  неизвестного в

природе фотохимического тумана.

     Фотохимический туман

(смог)

Фотохимический туман представляет собой  многокомпонентную смесь газов и

аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных

компонентов смога входят :  озон, оксиды азота  и серы,

многочисленные органические соединенияперекисной природы, называемые в

совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате

фотохимических  реакций при определенных условиях:  наличии в атмосфере высокой

концентрации  оксидов азота,  углеводородов и других загрязнителей, интенсивной

солнечной радиации  и  безветрия  или очень слабого  обмена воздуха в приземном

слое при мощной и, в  течение не менее суток, повышенной инверсии.  Устойчивая

без-ветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для

создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.  Такие условия  создаются

чаще  в июне-сентябре и реже зимой.  При продолжительной ясной погоде

солнечная радиация  вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием

оксида азота и атомарного кислорода.  Атомарный кислород с молекулярным

кислородом дают озон.  Казалось бы,  последний, окисляя оксид азота, должен

снова превращаться в  молекулярный  кислород,  а оксид азота - в диоксид.  Но

этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных

газов,  которые  при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки

молекул и избыток озона. В результате продолжащейся диссоциации новые массы

диоксида  азота расщеппляются и дают дополнительные количества озона.

Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно

накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь

озон вступает в реакцию с олефинами.  В атмосфере концентрируются различные

пе-рекиси, которые в сумме и образуют характерные для  фотохимического тумана

оксиданты.  Последние являются источником так называемых свободных радикалов,

отличающихся особой реакционной спосбностью. Такие смоги - нередкое явление над

Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и

Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне

опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной

преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

     Химическое загрязнение природных вод.

Всякий водоем  или водный источник связан с окружающей его  внешней средой.

На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного

водного стока,  разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и

коммунальное строительство, транспорт,  хозяйственная  и  бытовая

деятельность человека.  Последствием этих влияний является внесение в водную

среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество

воды. Загрязнения, поступающие в  водную среду,  классифицируют  по-разному,

в зависимости от  подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют

химическое, физическое и биологические загрязнения.  Химическое загрязнение

представляет  собой  изменение  естественных   химическихсвойств вода за счет

увеличения содержания в ней вредных примесей, как неорганической (минеральные

соли,  кислоты, щелочи, глинистые частицы),  так и органической природы

(нефть и нефтепродукты, органические  остатки,  поверхностноактивные

вещества, пестициды).

     Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими  (минеральными)   загрязнителями пресных и  морских

вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей

водной среды.  Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди,

фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой

деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном,  а затем передаются

по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический  эффект

некоторых наиболее распростра-ненных загрязнителей гидросферы представлен в

таблице: