Забруднення атмосфери

Забруднення атмосфери

Забруднення атмосфери - результат  викидів забруднюючих речовин з  різних джерел. Причинно-наслідкові зв'язки цього явища потрібно шукати в природі земної атмосфери. Так, забруднення переносяться по повітрю від джерел появи до місць їхнього руйнуючого впливу; в атмосфері вони можуть перетерплювати зміни, включаючи хімічні перетворення одних забруднень в інші, ще більш небезпечні речовини.

Сталий зміст забруднень у повітрі (викиди) визначає ступінь руйнуючого впливу на даний регіон. Можна сказати, що ступінь забруднення атмосфери залежить від числа й маси викидів.

Оцінка результатів забруднення  атмосфери включає негативний вплив  на окремі об'єкти живої природи, тобто  людей, тварин, рослини; на неживі складові природи, включаючи воду, ґрунт і ландшафт у цілому, і на будови й матеріали. У більше широкому змісті як такий негативний вплив можна розглядати саму забруднену атмосферу, клімат, а також ряд економічних і соціальних умов.

У загальному плані концепція забруднення  атмосфери включає значне число  дій й явищ, що ведуть до погіршення вихідної, природної якості її. У  більше вузькому змісті, що відповідає концепції, погодженої в рамках країн, що входять у систему Комекон і ряду інших, забруднення атмосфери розуміється як викид твердих, рідких і газоподібних забруднюючих речовин. Уважається, що забруднюючі речовини - це ті, які впливають на навколишнє середовище або безпосередньо, після хімічних змін в атмосфері, або в сполученні з іншими речовинами.

Відповідно до концепції захисту  атмосфери, прийнятої в деяких промислово розвинених країнах (наприклад, у Німеччині), забрудненням атмосфери вважається пряме або непряме введення в неї будь-якої речовини в такій кількості, що впливає на якість і сполуку зовнішнього повітря, наносячи шкоду людям, живій і неживій природі, екосистемам, будівельним матеріалам, природним ресурсам - всій навколишньому середовищу. Відповідно до цього визначення до забруднення атмосфери варто було б віднести викид більших кількостей водяної пари від градирень електростанцій, якби це привело до погіршення видимості через туман, утворенню ожеледі на дорогах, підвищенню корозійного впливу атмосфери й т.д.

У рамках Конвенції по великим міждержавним загрязненям повітря забрудненням атмосфери, крім викидів у повітря матеріальних часток, уважаються також, що приводять до збитку викиди, енергії. Отже, викиди теплоти шуму вібрацій і випромінювань (не тільки радіоактивних, але й електромагнітних, таких як мікрохвильові, радарні, ультрависокочастотні, тобто тих, які випускаються високовольтними лініями й т.д.) можуть уважатися видами забруднення.

Розглянемо докладніше деякі наслідки забруднення атмосфери

Парниковий ефект

Клімат Землі, що залежить головним чином від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи значного похолодання, коли більші території  покривалися льодовиками, і епохи  потепління. Але останнім часом учені метеорологи б'ють тривогу: схоже на те, що атмосфера Землі розігрівається значно швидше, ніж коли-небудь у минулому. Це обумовлено діяльністю людини, що, по-перше, розігріває атмосферу шляхом спалювання великої кількості вугілля, нафти, газу, а також роботи атомних електростанцій. По-друге, і це головне, спалювання органічного палива, а також знищення лісів приводить до нагромадження в атмосфері великої кількості вуглекислого газу. За останні 120 років зміст цього газу в повітрі збільшилося на 17%. У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці або парнику: він вільно пропускає до поверхні Землі сонячні промені, але втримує тепло нагрітої Сонцем поверхні Землі. Це викликає розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. По підрахунках учених, у найближчі десятиліття середньорічна температура на Землі за рахунок парникового ефекту може збільшитися на 1,5 - 2 (С.

Ести людство не зменшить кількість  забруднень атмосфери, і глобальна  температура буде збільшуватися  й далі, як це має місце протягом останніх 20 років, те дуже швидко клімат стане тепліше, ніж у який-небудь час на Землі за останні 100 000 років. Це викличе активне прискорення  глобальної екологічної кризи.

Озонова діра в атмосфері

На висоті 20-50 км повітря одержить підвищена кількість озону. Озон утвориться в стратосфері за рахунок молекул звичайного, двохатомного кисню ПРО2, що поглинає тверде УФ випромінювання. Енергія променів УФ-В й УФ-С витрачається на фотохімічну реакцію утворення озону з кисню:3ПРО2 -> 2ПРО3 і тому до поверхні землі вони не доходять, туди проникає лише значно ослаблений потік «м'якого» УФ-С.

Останнім часом учені надзвичайно  стурбовані зниженням змісту озону  в озоновому шарі атмосфери. Над Антарктидою виявлена «діра» у цьому шарі, де зміст його менше звичайного на 40 – 50%. Ця озонова діра рік у рік збільшує свою площу й сьогодні вона вже більше материка Антарктида. Озонова діра обумовила посилення УФ - тла в країнах, розміщених у Південній півкулі, ближче до Антарктиди, насамперед у Новій Зеландії. Медики цієї країни б'ють тривогу, констатуючи значне підвищення кількості захворювань, обумовлених збільшеним УФ - фоном, таких, як рак шкіри й катаракта очей. Установлено, що ушкодженню озонового шару сприяє деякі хімічні речовини (наприклад, оксиди азоту), які попадають у стратосферу з висхідними повітряними плинами. Отут вони вступають у реакцію з озоном і розкладають його на кисень. Але в той же час оксидів азоту в атмосфері дуже мало, вони нестійкі й серйозно не впливають на кількість озону в стратосфері. Але з'явилося інше джерело озоноповреждающій речовин – це діяльність людини. Сучасна промисловість усе в більших кількостях використає так називані фреони (хлорфторметани, такі як CFCL3, CF2ClCBr). Вони широко використаються як холодоагенти в рефрижераторах і домашніх холодильниках, як аерозольні розприскувачі в балончиках з фарбою, лаком, парфумерією, для очищення напівпровідникових схем. Сьогодні у світі щорічно випускається кілька мільйонів тонн фреонів.

Для людей пари фреонів не шкідливі, але вони надзвичайно стійкі й можуть зберігатися в атмосфері до 80 років. Пари фреонів з висхідними повітряними плинами попадають у стратосферу, де під впливом УФ випромінювання Сонця їхні молекули розпадаються, звільняючи атома хлору. Ця речовина діє, як дуже сильний каталізатор, розкладаючи молекули озону до кисню. Один атом хлору здатний розкласти 100 000 молекул озону.

Під погрозою зникнення озонового шару керівники багатьох країн миру вирішили рішуче діяти. И в 1985 р. у Монреаль указами більшості країн миру був підписаний протокол про охорону атмосферного озону. Вирішено до 2000-го року зменшити на 50% використання фреонів, а незабаром і зовсім відмовитися від них, заміняючи їхніми безпечними сполуками.

Захист атмосфери

Захист атмосфери включає комплекс технічних й адміністративних мер, прямо або побічно спрямованих на припинення або принаймні зменшення зростаючого забруднення атмосфери, що є следствнем промислового розвитку. Територіально-технологічні проблеми включають як питання місця розташування джерел забруднення атмосфери, так й обмеження або усунення ряду негативних зффектов. Пошук оптимальних рішень по обмеженню забруднення атмосфери даним джерелом інтенсифікувався паралельно з ростом рівня технічних знань і промисловим розвитком, - розроблений ряд спеціальних заходів щодо захисту атмосфери. Крім того, починається інтегрування процесу пошуку оптимальних рішень по обмеженню ефектів забруднення атмосфери з комплексним підходом до захисту атмосфери, що і ссматривает взаємозв'язку між окремими складовими навколишнього середовища. Таким чином, дослідження ефектів забруднення атмосфери стає усе більше залежною, але не менш важливою частиною в області захисту атмосфери.

Додання дослідженням із захисту атмосфери цілеспрямованого характеру повинне включати боротьбу проти її забруднення, особливо промислового, а також від транспортних засобів й інших джерел. Они не могут проводиться, например, только ради постановки задач, но должны указывать пути улучшения существующего положения. Таким образом, эта область исследований не может пассивно комментировать сложившуюся ситуацию и делать прогнозы, основывающиеся на данных самих “поставщиков загрязнений”, она должна разрабатывать концепции, промежуточные и долговременные планы, а также конкретные программы, направленные на активное ограничение неблагоприятного хода событий, используя при этом локальную кратковременную тактику и долговременную общенациональную стратегию.

Захист атмосфери не може бути успішної при однобічних і половинчастих  мірах, спрямованих проти конкретних джерел забруднення. Найкращі результати можуть бути отримані лише при об'єктивному, багатобічному підході до визначення причин забруднення атмосфери, внеску окремих джерел і выявленню реальних можливостей обмеження цих викидів.

У міських і промислових конгломератах, де є значні концентрації малих і  більших джерел забруднюючих речовин, лише комплексний підхід, що базується на конкретних ограничсниях для конкретних джерел або їхніх груп, може привести до встановлення прийнятного рівня загрязненил атмосфери при сполученні оптимальних зкономических і технологічних умов. Виходячи із цих положень необхідне незалежне джерело інформації, що розташовував би відомостями не тільки про ступінь забруднення атмосфери, але й видах технологічних й адміністративних мір. Об'єктивна оцінка стану атмосфери спільно з відомостями про всі можливості зменшення викидів дозволяє створити реальние плани й долговременние прогнози забруднення атмосфери стосовно до найгіршого й найбільш сприятливим обставинам і формує тверду основу для вироблення й укреплениия програми захисту атмосфери.

По тривалості програми захисту  атмосфери підрозділяються на довгострокові, середній тривалості й короткочасні; методи підготовки планів по захисту атмосфери базуються на звичайних методах планування й координуються так, щоб задовольняти довгострокові вимоги в цій області (табл. 1/4).

Неотемлемой частиною короткочасного й середньої тривалості планування є негайні заходи щодо запобігання  подальшого забруднення найбільше  неблагополучних щодо цього районів  шляхом установки встаткування, конструйованого  спеціально для зниження викидів  від існуючих джерел загрязненнй. Якщо предложення по долгосрочннм мірах для захисту атмосфери представлені у вигляді просто рекомендацій, то вони, як правило, не реалізуються, оскільки вимоги, пропоновані промисловості часто не збігаються з її інтересами й планами розвитку.

Найважливіший фактор у формированни прогнозів по захисту атмосфери - кількісна оцінка майбутніх вибросов. На підставі аналізу джерел вибросов в окремих промышленних районах, особливо в результаті процесів згоряння, заведена загальнонаціональна оцінка основних джерел твердих і газосбразных викидів за последнне 10-14 років. Потім зроблений прогноз про можливий рівень вибросов на майбутні 10-15 років. При цьому минулому враховані два направлення розвитки національної економіки: 1) песимістична опеньок-допущення про збереження існуючого рівня технології й обмежень по вибросам, а також про збереження існуючих методів контролю загрязненнй на действующнх джерелах і про применнии сучасний высокоэффектнвных сепараторів тільки на нових джерелах вибросов; 2) оптнмистнческая оценка-долущение про макснмальном развнтии й використання нової технології з обмеженою кількістю відходів і застосуванні методів, снижающнх тверді й газоподібні викиди як від сушествующих, так і від нових нсточников. Таким чином, оптимістична оцінка стає цслью при зменшенні вибросов.

Складання прогнозу включає: визначення основних мір, необхідних у даної технико-экономечской ситуації; установленне альтернативних шляхів промышлснного розвитку (особливо для паливних й інших енергетичних джерел);

оцінку комплексних капіталовкладень, необхідних для реалізації всього стратегічного плану; зіставлення цих витрат зі збитком від забруднення атмосфери. Співвідношення капіталовкладень на защнту атмосфери (включаючи встаткування для обмеження викидів від існуючих і джерел, що знову вводять,) і сумарного збитку від забруднення атмосфери становить приблизно 3:10.

Цілком справедливо буде включити вартість устаткування для обмеження викидів у собівартість продукції, а не в затрати на захист атмосфери, тоді зазначене соотношенис капіталовкладень і збитку від забруднень складе 1:10.

Окремі області досліджень по захисту атмосфери часто групуються в список відповідно до рангу процесів, що приводять до її забруднення.

1. Джерела викидів (місце розташування джерел, застосовуване сировина й методи його переробки, а також технологічні процеси).

2. Збір і накопленис забруднюючих речовин (твердих, рідких і газоподібних).

3. Визначення й контроль за  викидами (методи, прилади, технологни).

4. Атмосферні процеси (відстань від дымових труб, перенос на далекі відстані, хімічні перетворення забруднюючих речовин в атмосфері, розрахунок очікуваного забруднення й складання прогнозів, оптимізація висоты дымових труб).

5. Фіксація викидів (методи, прилади,  стаціонарні й мобільні замері, крапки вимірів, сітки вимірів).

6. Вплив забрудненої атмосфери  на людей, тварин, рослини, будови, матеріали й т.д.

7. Комплексний захист атмосфери  в сполученні із защнтой навколишньої  серед.

При цьому необхідно враховувати  різні крапки зрення, основними з яких є:

- законодавча (адміністративні міри);

- організаційна й контролююча;

- прогностична зі створенням  проектів, програм і планів;

- экономическя з одержанням  додаткових економічних ефектів;

- наукова, проведенне досліджень і розробок;

- випробування н виміру;

- реалізація, включаючи виробництво  продукція й виготовлення установок;

- практичне використання й експлуатація;

- стандартизація й уніфікація: