Проблемы охраны атмосферы и источники ее загрязнения

В целом же на энергетику по объему выброса в атмосферу  приходится 26,6% общего количества выбросов всей промышленности России.

Металлургическая  промышленность – относится к самым загрязняющим природную среду отраслям. На долю металлургии приходится около 40% общероссийских валовых выбросов вредных веществ, из них по газообразным веществам — около 34%. по твердым — около 26%.

В среднем на 1 млн. т годовой производительности заводов черной металлургии выделение пыли составляет 350 т/сут., сернистого ангидрида—200, оксида углерода—400, оксидов азота—42 т/сут.

Одним из лидеров  загрязнения окружающей среды продолжает оставаться цветная металлургия, загрязнения которой характеризуется в первую очередь выбросами сернистого ангидрида (75% суммарного выброса в атмосферу), оксида углерода (10,5%) и пыли (10,4%).⁵

Химическая, нефтехимическая и целлюлозно-бумажная промышленность – относятся к одним из основных загрязнителей воздушного бассейна (углекислый газ, окись углерода, сернистый газ, углеводороды, соединения азота, хлора, мышьяка, ртути и т. д.), воды и почвы (нефть и продукты нефтехимии, фенолы и другие ядовитые вещества, сульфитные сточные воды целлюлозно-бумажной промышленности и др.).

Проблема охраны окружающей среды, связанная с химической, нефтехимической и целлюлозно-бумажной промышленностью, особенно актуальна в связи с увеличением в химическом производстве доли синтетических продуктов, которые в природной среде не разлагаются или разлагаются очень медленно.

Транспортно-дорожный комплекс и связь. Негативная роль транспортно-дорожного комплекса в ухудшении качества окружающей среды постоянно возрастает. Из 35 млн. т вредных выбросов 89% приходится на выбросы предприятий автомобильного транспорта и дорожно-строительного комплекса, 8% — на железнодорожный транспорт, около 2% — на авиатранспорт и около 1 % — на водный транспорт.

Выбросы от автомобильного транспорта в нашей стране составляют около 22 млн. т в год. Более 200 наименований вредных веществ и соединений, в том числе и канцерогенных, содержат отработанные газы двигателей внутреннего сгорания. Нефтепродукты, продукты износа шин и тормозных накладок, сыпучие и пылящие грузы, хлориды, используемые в качестве антиобледенителей дорожных покрытий, загрязняют придорожные полосы и водные объекты.

Загрязнение атмосферы  асфальтобетонными заводами имеет  существенное значение, так как выбросы этих предприятий содержат канцерогенные вещества. В настоящее время эксплуатируемые асфальтосмесительные установки разной мощности выбрасывают в атмосферу от 70 до 300 т взвешенных веществ в год.

Ежегодно на подвижных дорожных объектах, которые  обеспечивают строительство, ремонт и  содержание дорог общего пользования, выбрасывается 450 тыс. т пыли, сажи и других вредных веществ. Свыше  
130 тыс. т загрязняющих веществ поступает от стационарных источников загрязнения.

2.2 Основные загрязняющие вещества атмосферы

Наиболее массовые загрязнители, вырабатываемые всеми тех-ногенными источниками в атмосферу Земли, представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Загрязнители, выбрасываемые всеми техногенными источниками в атмосферу Земли⁶

Согласно данных таблицы 3 вследствие деятельности человека в атмосферу поступают углекислый газ СО₂ и угарный газ СО, диоксид серы SO₂, метан СН₄, оксиды азота NO₂,  NO и N₂O. При использовании аэрозолей в атмосферу поступают хлорфторуглероды, в результате работы транспорта—углеводороды (бенз(а)пирен и др.).

Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяют также на первичные и вторичные. Первичные — это вещества, содержащиеся непосредственно в выбросах предприятий и поступающие с ними от разных источников. Вторичные являются продуктами трансформации первичных или вторичного синтеза. Они нередко более опасны по сравнению с первичными веществами.

2.3 Физические и экологические последствия загрязнения атмосферы

Атмосфера Земли  постоянно циркулирует: поднимающийся  вверх теплый воздух у экватора замещается холодными воздушными потоками, движущимися от полюсов. Направление ветра зависит от величины перемещающего воздушные массы градиента атмосферного давления, а скорость ветра возрастает с увеличением перепада атмосферного давления. Воздушные массы могут перемещаться потоками, параллельными поверхности Земли, а также вертикальными струями, которые возникают под действием тепловых градиентов. Турбулентное перемешивание приземного слоя атмосферы может происходить при взаимодействии с поверхностью почвы или при тепловом расслоении атмосферы. Механические и температурные перемещения наблюдаться могут одновременно. На содержание вредных веществ в атмосфере оказывают влияние их рассеивание турбулентными потоками, действие осадков или их оседание из-за наличия гравитационных сил. Между атмосферным загрязнением и круговоротом главных биогенных элементов отмечается четкая связь (рисунок 2).

Рисунок 2 – Связь между атмосферным загрязнением и круговоротом главных биогенных элементов

Согласно рисунку 2 четко прослеживается, что сжигание ископаемого топлива (уголь, нефть) играет определяющую роль в загрязнении атмосферы. За счет газов антропогенного происхождения образуются кислотные осадки и смог. Кислотные осадки — это серная и азотная кислоты, образующиеся при растворении в воде диоксидов серы и азота, и выпадающие на поверхность земли вместе с дождем, туманом, снегом или пылью.

Попадая в озера, кислотные осадки нередко вызывают гибель рыб или всего животного  населения. Они также могут вызывать повреждения листвы, а часто гибель растений, ускорять коррозию металлов и разрушение здания. Кислотные дожди большей частью наблюдаются в районах с развитой промышленностью. Хотя капельки воды и быстро удаляются из атмосферы, они все же распространяются на сотни километров от производящих выбросы теплостанций, промышленных предприятий и т. д. Среди вредных веществ, содержащихся в воздухе городов, имеется большая группа, обладающая канцерогенной активностью.

Это в первую очередь бенз(а)пирен и другие ароматические углеводороды, поступающие от котельных промышленных предприятий и с выхлопными газами автотранспорта.

Исследования  канцерогенных веществ, содержащихся в воздушной среде, показывают, что  возникновение раковых болезней у людей происходит, в частности, от постоянного суммирования небольших доз канцерогенов в течение длительного времени. Неблагоприятное влияние на организм человека оказывают соединения свинца, имеющиеся в выхлопных газах автотранспорта. Присутствие свинца в крови человека возрастает с увеличением его содержания в воздухе, что приводит к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом, к нарушению обменных процессов.

В атмосферном  воздухе, в первую очередь промышленных центров и городов, в результате сложных химических реакций смеси газов (главным образом окислов азота и углеводородов, содержащихся в выхлопных газах автомобилей), протекающих в нижних его слоях под действием солнечного света, образуются различные вещества, ядовитый туман. Такой ядовитый туман получил название «смог». Его возникновению способствуют определенные метеорологические условия: отсутствие ветра и дождя, а также температурная инверсия. Смог крайне вреден для живых организмов. Во время смога ухудшается самочувствие людей, резко увеличивается число легочных и сердечнососудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа. Густой ядовитый туман, появляющийся в осенне-зимнее время, получил название смога лондонского типа. Его главным компонентом является сернистый газ, вызывающий катар верхних дыхательных путей, бронхит. Более опасный тип смога — фотохимический, или лос-анджелесский, наблюдающийся в теплое время года, например в Нью-Йорке, Бостоне, Детройте, Чикаго, Милане, Мадриде. Он возникает в воздухе, загрязненном выбросами автотранспорта, под действием солнечной радиации и в результате фотохимических реакций. Фотохимический смог вызывает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, обострение легочных и различных хронических заболеваний, приводит к болезни и гибели домашних животных, растений. Он вызывает коррозию металлов, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, порчу одежды.

Одним из вредных  компонентов смога является и озон (Од). В крупных городах при образовании смога его естественная концентрация (1×10^-8) повышается в 10 раз и более. Озон здесь начинает оказывать вредное воздействие на легкие и слизистые оболочки человека и на растительность.⁷

С антропогенными изменениями атмосферы связано  и разрушение озонового слоя, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро процесс разрушения озонового слоя происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. В 1987 г. зарегистрирована расширяющаяся год от года (темпы расширения — 4% в год) озоновая дыра над Антарктикой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике.

Опасность истощения  озонового слоя заключается в  том, что может снизиться поглощение губительного для живых организмов ультрафиолетового излучения. Ученые считают, что основной причиной истощения озонового слоя (экрана) является применение людьми хлорфторуглеродов (фреонов), которые широко используются в быту и производстве в виде аэрозолей, дореагентов, пенообразователей, растворителей и т. д. Хлорфторуглероды (CFC1₃ и СР₂С1₂), попадая в атмосферу, разлагаются в стратосфере с выделением атомов хлора, которые катализируют превращение озона в кислород. В нижних слоях атмосферы фреоны могут сохраняться в течение десятилетий. Отсюда они поступают в стратосферу, где в настоящее время их содержание ежегодно увеличивается на 5 %. Предполагается, что одной из причин истощения озонового слоя может быть и сведение лесов как продуцентов кислорода на Земле.

Быстрыми темпами  растет в атмосфере содержание углекислого  газа и метана. Эти газы обусловливают  «парниковый эффект». Они пропускают солнечный свет, но частично задерживают тепловое излучение, испускаемое поверхностью Земли. За последние 100 лет концентрация в атмосфере углекислого газа выросла на 25%, а метана — на 100%.⁸ Это сопровождалось глобальным повышением температуры. Потепление может привести к интенсивному таянию ледников и повышению на 0,5—1,5 м уровня Мирового океана, при этом окажутся затопленными многие густонаселенные прибрежные районы. Однако при общем увеличении количества осадков в центральных районах материков климат может стать более засушливым.

Нужно учитывать  и высокую опасность для здоровья людей насыщения воздуха (особенно актуально для крупных, промышленных городов) диоксидом углерода. При высоких концентрациях в атмосферном воздухе СО₂ наступают отравления, первыми симптомами которых являются головные боли, тошнота, чувство слабости. Некоторые люди, страдающие анемиями и сердечнососудистыми заболеваниями, обладают повышенной чувствительностью к воздействию СО₂. Установлено, что загрязнение атмосферы оказывает отрицательное воздействие на животных, сельскохозяйственные культуры.

В конце XX в. огромную опасность представляет радиоактивное и химическое загрязнение атмосферы в результате деятельности человека. Все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций, хранения химического оружия. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды.

Современное промышленное производство загрязняет атмосферу не только газообразными и твердыми примесями, но и тепловыми выбросами, электромагнитными полями, ультрафиолетовыми, инфракрасными, световыми излучениями и другими физическими факторами. Наиболее распространенным видом физического воздействия на атмосферу в городах и крупных поселках является шум, возникающий при работе транспортных средств, оборудования промышленных и бытовых предприятий, вентиляционных и газотурбинных установок, реактивных самолетов при взлете и посадке.

В настоящее  время уровень электромагнитных полей (ЭМП), созданных человеком и «загрязняющих» атмосферу, в сотни раз превышают средний уровень естественных диапазонов. Электромагнитные поля оказывают влияние на нервную и эндокринную системы, на репродуктивную функцию, на сердечнососудистую систему и обмен веществ.

3 МЕРЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЙ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Большое значение приобретают работы по очистке воздуха и его охране. Этими вопросами занимаются во всех странах с развитой промышленностью, издаются специальные законы, принимаются постановления местными органами власти.

Эффективный путь снижения вредных выбросов в атмосферу — внедрение безотходных и малоотходных производств и технологических процессов, повышение эффективности действующих установок очистки воздуха, внедрение замкнутых воздушных циклов с частичной рециркуляцией воздуха. Промышленные агрегаты, особенно вновь вводимые, должны быть оборудованы пыле- и газоулавливающими средствами.

Контроль загрязнения  атмосферы  на  территории  России  осуществляется почти в 350 городах. Система наблюдения включает 1200 станций  и  охватывает почти все города с населением более 100 тыс. жителей  и  города  с  крупными промышленными предприятиями.

3.1 Средства  защиты атмосферы

    Средства  защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне  не  выше  ПДК.      Соблюдение норм ПДК достигается локализацией вредных веществ в месте  их  образования,  отводом  из  помещения  или   от   оборудования   и рассеиванием в атмосфере. Если  при  этом  концентрации  вредных  веществ  в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ  в аппаратах   очистки,   установленных   в   выпускной    системе.    Наиболее распространены  вентиляционные,  технологические  и  транспортные  выпускные системы.