Первоначально под смогом подразумевался
дым, образованный сжиганием большого
количества угля (смешение дыма и диоксида серы SO2). В 1950-х гг. в Калифорнии Хааген - Смит впервые описал новый тип смога —фотохимический,
который является результатом смешения
в воздухе следующих загрязняющих веществ:
оксиды
азота, например, диоксид
азота (продукты горения ископаемого топлива);
тропосферный (приземный) озон;
летучие
органические вещества (пары́ бензина, красок, растворителей, пестицидов и других химикатов);
Все перечисленные химикаты обычно обладают
высокой химической активностью и
легко окисляются, поэтому фотохимический
смог считается одной из основных проблем
современной цивилизации.
Кислотные осадки
Кислотный дождь — это все виды
метеорологических осадков — дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при
котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами обычно —оксидами серы, оксидами азота. Кислотные свойства среды определяются
ионами водорода (H+ ). Чем больше концентрация
водородных ионов в растворе, тем выше
его кислотность. Для выражения концентрации
ионов водорода используют единицы водородного
показателя, или рН. Шкала рН: от 0 (крайне
высокая кислотность) через 7 (нейтральная
среда) до 14 (крайне сильная щелочность).
Следует иметь ввиду, что шкала рН – логарифмическая,
т. е. разница в три деления шкалы соответствует
изменению кислотности в 1000 раз.
Химический анализ кислотных
осадков показывает присутствие серной
(Н2SO4 ) и азотной (HNO3 ) кислот. Наличие серы
и азота означает, что проблема связана
с выбросами в воздух именно этих элементов.
Сжигание топлива при работе угольных
ТЭЦ, промышленных предприятий, автомобильного
транспорта сопровождается образованием
диоксида серы и оксидов азота; реагируя
с парами воды, они образуют серную и азотную
кислоты. В результате в отдельных регионах
выпадают осадки, кислотность которых
в 10-1000 раз превышает нормальную.
Значение рН среды чрезвычайно
важно с экологической точки зрения, так
как от него зависит деятельность практически
всех ферментов, гормонов в организме,
регулирующих обмен веществ, рост и развитие.
Особенно чувствительны к повышению кислотности
обитатели водоемов. В пресноводных озерах,
ручьях и прудах рН воды обычно составляет
6-7, и организмы адаптированы именно к
этому уровню. Когда среда подкислена,
яйцеклетки, сперма и молодь водных обитателей
погибают. Ущерб не ограничивается гибелью
водных организмов. Многие пищевые цепи,
охватывающие почти всех диких животных,
начинаются в водоемах. Прежде всего сокращается
популяция птиц, питающихся рыбой или
насекомыми, личинки которых развиваются
в воде. В лесах, попадая на листья и хвою
деревьев, кислоты нарушают защитный восковой
покров, делая растения уязвимыми для
насекомых, грибов и других патогенных
организмов. Вовремя засух через поврежденные
листья испаряется больше влаги. Особенно
страдают от кислотных осадков хвойные
леса.
Воздействуя на почву, кислотные
осадки значительно увеличивают выщелачивание
биогенов. При низких рН уменьшается активность
редуцентов и азотфиксаторов, что еще
сильнее обостряет дефицит питательных
веществ: почвы теряют плодородие. Дополнительный
ущерб возникает в связи с тем, что кислотные
осадки, просачиваясь сквозь почву, способны
выщелачивать алюминий и тяжелые металлы.
Обычно присутствие этих элементов в почве
не создает проблем, так как они связаны
в нерастворимые соединения и, следовательно,
не поглощаются организмами. Однако в
кислой среде их соединения растворяются,
становятся доступными и оказывают сильное
токсическое воздействие как на растения,
так и на жтвотных.
В разных районах последствия
выпадения одинакового количества кислотных
осадков могут быть различными. Одни ландшафты
остаются практически без изменений, тогда
как другие подкисляются настолько, что
становятся необитаемыми. Ключ к ответу
связан с понятием буферной емкости почвы.
Защитить экосистему от изменений рН может
буфер. Когда в систему, содержащую буфер,
добавляют кислоту, дополнительные ионы
водорода им поглощаются и рН остается
практически неизменным. В качестве буфера
многие природные системы содержат карбонат
кальция (СаСО3). Реакция ионов водорода
с карбонат-ионами дает воду и углекислый
газ. При одинаковом количестве кислотных
осадков в первую очередь подкисляются
и гибнут экосистемы с низкой буферной
емкостью. Почвы, сформированные на известняках,
обладают большой буферной емкостью и
меньше страдают от кислотных осадков.
В сельском хозяйстве издавна используется
известкование почв как агротехнический
прием, направленный на нейтрализацию
кислых почв.
Волгоградская область является
одной из самых экологически развитых
регионов России со стабилизированной
структурой хозяйства. Город Волжский
среди городов Волгоградской области
является одним из самых крупных городов
с развитой промышленностью и транспортом.
Согласно данным статистической
отчетности 2-ТП(воздух) за 2011 год выбросы
загрязняющих веществ в атмосферный воздух
города Волжского от источников крупных
предприятий города составили 51591,3 т/год,
что на 886,67 т больше, чем в 2010 году и на
тот момент количество вредных веществ
выброшенных в атмосферу было 50705,63 т/год.
Произошедшие изменения объемов выбросов
загрязняющих веществ в атмосферный воздух
связаны с увеличением объемов производств,
что и повлекло за собой ухудшение ситуации.
Многие предприятия г. Волжского
выбрасывают большое количество твердых
и жидких веществ в атмосферу, особенно
заводы: ОАО «Волжский абразивный завод»
его выбросы составляют 36438,577 тонн за 2010
год и 36887,354тонн за 2011 год , ОАО «Волжский
оргсинтез»- 3654,045 тонн и 3396,586 тонн, ОАО
«Волжский трубный завод»- 3019,648тонн и
3112,418 тонн. На одном только ОАО «Волжский
оргсинтез» количество выбросов уменьшилось
на 257,459 тонн, на остальных предприятиях
увеличился выброс в атмосферу, что пагубно
влияет на окружающую среду.
Парниковый эффект
Под образным выражением “парниковый
эффект” подразумевается следующее геофизическое
явление. Солнечная радиация, падающая
на Землю, трансформируется: 30 % ее отражается
в космическое пространство, остальные
70 % поглощаются поверхностью суши и океана.
Поглощенная энергия солнечной радиации
преобразуется в теплоту и излучается
обратно в космос в виде инфракрасных
лучей. При этом чистая атмосфера прозрачна
для инфракрасных лучей, а атмосфера, содержащая
пары воды, углекислый газ и некоторые
другие газы, поглощает инфракрасные лучи,
благодаря чему воздух нагревается. Парниковые
газы выполняют функцию стеклянного покрытия
поверхности земли в парнике.
Естественный парниковый эффект
создает прирост средней температуры
Земли на 30 °C. Это значит, что если бы парникового
эффекта не было, то средняя температура
Земли, составляющая сейчас 15 °C, понизилась
бы до -15 °C. Всю Землю сковывало бы льдом.
И, наоборот, если содержание газов, вызывающих
парниковый эффект, увеличится – на Земле
станет еще теплее.
В природной биосфере содержание
углекислого газа в воздухе регулируется
так, что его поступление равняется удалению.
В настоящее время люди нарушают это равновесие.
За миллионы лет в недрах Земли накопилось
огромное количество ископаемого органического
вещества – угля, нефти, газа и т.п., – которое
служит основным энергетическим сырьем.
В результате сжигания топлива в атмосферу
поступают дополнительные порции углекислого
газа.
Именно этот процесс рассматривается
как тенденция, которая может привести
к глобальному потеплению климата. Сильное
потепление вызовет таяние полярных льдов.
Процесс этот инерционный и протекает
медленно, так как существуют механизмы
биологического поглощения СО2. Когда
же полярные льды растают, в океан дополнительно
поступит такое количество воды, что его
уровень поднимется почти на 100 м; будут
затоплены обширные приморские низменности
и расположенные на берегах морей города,
в которых проживает подавляющее большинство
населения планеты и сосредоточен основной
промышленный потенциал.
Различия температуры на полюсах
и экваторе – основная движущая сила циркуляции
атмосферы. Более сильное потепление на
полюсах приведет к ее ослаблению. Это
изменит всю картину циркуляции и связанный
с ней перенос теплоты и влаги, что повлечет
за собой глобальное изменение климата.
В большинстве районов, характеризующихся
сейчас жарким и сухим климатом, количество
атмосферных осадков увеличится; в умеренном
поясе станет суше.
По мнению экологов,
предотвратить полностью прогнозируемые
изменения климата человечеству вряд
ли удастся. Однако в человеческих силах смягчить
климатические изменения, сдержать темпы роста
температуры с тем, чтобы избежать опасных
и необратимых последствий в будущем.
В первую очередь, за счет:
1. Ограничения и
сокращения потребления ископаемого
углеродного топлива (угля, нефти, газа);
2. Повышения эффективности
потребления энергии;
3. Внедрения мер
по энергосбережению;
4. Более широкого
использования неуглеродных и
возобновляемых источников энергии;
5. Развития новых
экологически чистых и низкоуглеродных
технологий;
6. Через предотвращение
лесных пожаров и восстановление
лесов, поскольку леса – естественные
поглотители углекислого газа
из атмосферы.
Разрушение озонового
экрана
Наряду с видимым светом Солнце
излучает также ультрафиолетовые волны.
Особую опасность представляет коротковолновая
часть – жесткое ультрафиолетовое излучение.
Все живое на Земле защищено от агрессивного
воздействия ультрафиолетового излучения,
так как свыше 99 % его поглощается слоем
озона в стратосфере на высоте около 25
км.
Истощение озонового слоя. В последние годы ученые
все с большей тревогой отмечают истощение
озонового слоя атмосферы, который является
защитным экраном от ультрафиолетового
излучения. Особенно быстро этот процесс
происходит над полюсами планеты, где
появились так называемые озоновые дыры.
Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое
излучение губительно для живых организмов.
Основной причиной истощения
озонового слоя является применение людьми
хлорфторуглеводородов (фреонов), широко
используемых в производстве и быту в
качестве хла дореагентов, пенообразователей,
растворителей. аэрозолей. Фреоны интенсивно разрушают
озон. Сами же они разрушаются очень медленно,
в течение 50-200 лет. В 1990 г. в мире производилось
более 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.
Под действием ультрафиолетового
излучения молекулы кислорода (О2) распадаются
на свободные атомы, которые в свою очередь
могут присоединяться к другим молекулам
кислорода с образованием озона (О3). Свободные
атомы кислорода могут также реагировать
с молекулами озона, образуя две молекулы
кислорода. Таким образом, между кислородом
и озоном устанавливается и поддерживается
равновесие.
Однако загрязнители типа фреонов
катализируют (ускоряют) процесс разложения
озона, нарушая равновесие между ним и
кислородом в сторону уменьшения концентрации
озона.
Учитывая опасность, нависшую
над планетой, международное сообщество
сделало первый шаг к решению этой проблемы.
Подписано международное соглашение,
по которому производство фреонов в мире
к 1999 г. должно сократиться примерно на
50% .
Исследования стратосферы над
Арктикой показали, что и тут содержание
озона может резко сократиться. Таким
образом, если выбросы фреонов будут продолжаться,
можно ожидать расширения озоновых дыр
над полюсами. Международное сообщество,
озабоченное этой тенденцией, уже ввело
ограничения на выбросы фреонов Венской
конвенцией об охране озонового слоя (1985
г.).
Охрана атмосферного
воздуха
Атмосферный воздух является
одним из основных жизненно важных элементов
окружающей среды.
Закон «Об охране атмосферного воздуха»
всесторонне охватывает проблему. Он обобщил
требования, выработанные в предшествующие
годы и оправдавшие себя на практике. Например,
введение правил о запрещении ввода в
действие любых производственных объектов
(вновь созданных или реконструированных),
если они в процессе эксплуатации станут
источниками загрязнений или иных отрицательных
воздействий на атмосферный воздух. Получили
дальнейшее развитие правила о нормировании
предельно допустимых концентраций загрязняющих
веществ в атмосферном воздухе.
Государственным санитарным
законодательством только для атмосферного
воздуха были установлены ПДК для большинства
химических веществ при изолированном
действии и для их комбинаций.
Гигиенические нормативы –
это государственное требование к руководителям
предприятий. За их выполнением должны
следить органы государственного санитарного
надзора Министерства здравоохранения
и Государственный комитет по экологии.
Большое значение для санитарной
охраны атмосферного воздуха имеет выявление
новых источников загрязнения воздушной
среды, учет проектируемых, строящихся
и реконструируемых объектов, загрязняющих
атмосферу, контроль за разработкой и
реализацией генеральных планов городов,
поселков и промышленных узлов в части
размещения промышленных предприятий
и санитарно-защитных зон.
В Законе «Об охране атмосферного
воздуха» предусматриваются требования
об установлении нормативов предельно
допустимых выбросов загрязняющих веществ
в атмосферу. Такие нормативы устанавливаются
для каждого стационарного источника
загрязнения, для каждой модели транспортных
и других передвижных средств и установок.
Они определяются с таким расчетом, чтобы
совокупные вредные выбросы от всех источников
загрязнения в данной местности не превышали
нормативов ПДК загрязняющих веществ
в воздухе. Предельно допустимые выбросы
устанавливаются только с учетом предельно
допустимых концентраций.
Очень важны требования Закона,
относящиеся к применению средств защиты
растений, минеральных удобрений и других
препаратов. Все законодательные меры
составляют систему профилактического
характера, направленную на предупреждение
загрязнения воздушного бассейна.