Загрязнение природы химическими веществами. Отрасли, загрязняющие атмосферу

Проблема загрязнения окружающей среды становиться все более актуальной. В каждом городе имеется хотя бы несколько заводов, которые выбрасывают вредные вещества в окружающую среду.Некоторые предприятия ставят очистительные фильтры и выброс вредных веществ значительно уменьшается. Тем более, что выбор средств напрямую зависит от вида деятельности предприятия: металлургический, химический или строительный завод. Не лишним будет изучить законодательство по паспортам опасных отходов .

Промышленные предприятия выбрасывают в воздух оксиды азота, пыль, дым и другие вредные вещества. Многие фабрики спускают в водоем отходы производства и загрязняют реки и моря. Для их очистки требуются значительные суммы. Особенно опасным являются химические отходы, которые захоронены в земле. Именно они приводят к глобальному загрязнению окружающей среды.

Самыми распространенными фильтрами являются воздушные. С их помощью воздух в помещениях уже очищенный, т.к. они фильтруют воздух в вентиляционных системах.Однако многим предприятиям намного дешевле платить штрафы за загрязнение окружающей среды, чем стравить очистительные системы, ведь именно они в разы дороже. Поэтому штрафы за загрязнение окружающей среды следует повышать как минимум вдвое, потому что на нее очистку потребуется гораздо больше средств.

Загрязнение воздуха негативно влияет не только на здоровье человека, но и на саму планету в целом. Непоправимый вред наносится животным, растениям вокруг нас.

Металлургические заводы и фабрики, которые производят алюминий, сталь, выпускают химические вещества и наиболее загрязняют окружающую среду. Многие промышленные предприятия выбрасываю небольшое количество загрязнений, но довольно регулярно.

Смог- один из самых распространенных загрязнений от заводов, который в сочетании с различными химическими процессами и погодными условиями крайне опасен для здоровья человека. Смог негативно воздействует на дыхательную, кровеносную систему человека, ослабляет его иммунитет.

Из-за загрязнения окружающей среды с каждым годом растет количество заболеваний сердца и раковых заболеваний.

Заводы, которые занимаются переработкой химической, ядерной промышленности могут выбрасывать в атмосферу очень ядовитые вещества и даже радиоактивные. Вредные вещества, которые выделяют данные отходы могут стать причиной развития генетических заболеваний у людей и могут быть смертельно опасными.

Каждое государство регулирует на законодательном уровне количество выбросов и их утилизацию. Многие заводы попросту закапывают мусор в землю, в контейнерах. Этого нельзя делать из-за большой степени риска утечки отходов.

Изменение газового состава атмосферы — результат сочетания естественных явлений в природе и деятельности человека. Но какой из этих процессов преобладает в настоящее время? Для того чтобы это выяснить, мы сначала уточним, что загрязняет воздух. Его относительно постоянный состав на протяжении последних лет подвергается значительным колебаниям. Рассмотрим основные проблемы контроля выбросов и охраны чистоты воздушного бассейна на примере этой работы в городах.

Меняется ли состав атмосферы?

Постоять рядом с тлеющей мусорной кучей — все равно, что оказаться на самой загазованной транспортом улице мегаполиса. Опасность угарного газа заключается в том, что он связывает гемоглобин крови. Образующийся карбоксигемоглобин уже не может доставлять в клетки кислород. Другие вещества, загрязняющие атмосферный воздух, могут вызвать нарушение работы бронхов и легких, отравление, обострение хронических заболеваний. Например, при вдыхании угарного газа сердце работает с повышенной нагрузкой, так как недостаточно кислорода поступает к тканям. В этом случае могут обостриться сердечно-сосудистые болезни. Еще большую опасность представляет сочетание монооксида углерода с загрязнителями в промышленных выбросах, выхлопах транспорта.

Нормы концентрации загрязнителей

Вредные выбросы поступают от металлургических, угольных, нефте- и газоперерабатывающих комбинатов, объектов энергетики, строительной и коммунальной отраслей. Радиоактивные загрязнения при взрывах на Чернобыльской атомной электростанции и АЭС в Японии распространились в глобальных масштабах. Отмечается увеличение содержания оксидов углерода, серы, азота, фреонов, радиоактивных и других опасных выбросов в разных точках нашей планеты. Порой токсины обнаруживают далеко от места, где находятся предприятия, загрязняющие воздух. Возникшая ситуация является тревожной и трудно решаемой глобальной проблемой человечества.

Еще в 1973 году профильный комитет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) предложил критерии оценки качества атмосферного воздуха в городах. Эксперты выяснили, что состояние здоровья людей на 15-20 % зависит от экологических условий. На основании многих исследований в XX веке были определены допустимые уровни содержания главных загрязнителей, безвредные для населения. Например, среднегодовая концентрация в воздухе взвешенных частиц должна составлять 40 мкг/м 3 . Содержание оксидов серы не должно превышать 60 мкг/м 3 в год. Для оксида углерода соответствующий средний показатель — 10 мг/м 3 в течение 8 часов.

Что такое предельно допустимые концентрации (ПДК)?

Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ утвержден гигиенический норматив содержания почти 600 вредных соединений в атмосфере населенных пунктов. загрязняющих веществ в воздухе, соответствие которым указывает на отсутствие неблагоприятного воздействия на людей и санитарно-бытовые условия. В нормативе указаны классы опасности соединений, величины их содержания в воздухе (мг/м 3). Эти показатели уточняются при появлении новых данных о токсичности отдельных веществ. Но и это еще не все. В документе присутствует перечень 38 веществ, для которых введен запрет на выброс из-за их высокой биологической активности.

Как осуществляется госконтроль в области охраны атмосферного воздуха?

Антропогенные изменения состава воздуха приводят к негативным последствиям в экономике, ухудшается здоровье и сокращается продолжительность жизни людей. Проблемы увеличения поступления вредных соединений в атмосферу беспокоят как правительства, государственные и муниципальные органы власти, так и общественность, простых людей.

Законодательством многих стран предусмотрены перед началом строительства, реконструкции, модернизации практически всех объектов экономики. Проводится нормирование загрязняющих веществ в воздухе, осуществляются мероприятия по охране атмосферы. Решаются вопросы снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, сокращения выбросов и сбросов загрязняющих веществ. В России приняты федеральные законы об охране окружающей среды, атмосферного воздуха, другие законодательные и нормативно-правовые акты, регулирующие деятельность в экологической сфере. Осуществляется государственный экологический контроль, лимитируются загрязняющие вещества, проводится нормирование выбросов.

Что такое ПДВ?

Предприятия, загрязняющие воздух, должны провести инвентаризацию источников поступления вредных соединений в воздух. Обычно эта работа находит свое логическое продолжение при определении Необходимость получения этого документа связана с нормированием техногенной нагрузки на атмосферный воздух. На основании сведений, которые включены в том ПДВ, предприятие получает разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Данные о нормативных выбросах используются для расчета платежей за отрицательное воздействие на окружающую среду.

Если тома ПДВ и разрешения нет, то за выбросы из источников загрязнения, расположенных на территории объекта промышленности либо другой отрасли, предприятия платят в 2, 5, 10 раз больше. Нормирование загрязняющих веществ в воздухе ведет к сокращению негативного влияния на атмосферу. Есть экономический стимул для выполнения мероприятий по охране природы от поступления в неё чужеродных соединений.

Платежи за загрязнение среды, поступающие от предприятий, аккумулируются местными и федеральными органами власти в специально созданных бюджетных экологических фондах. Финансовые средства расходуются на природоохранную деятельность.

Как очищают и охраняют воздух на промышленных и других объектах?

Очистка загрязненного воздуха проводится разными методами. На трубах котельных и перерабатывающих предприятий установлены фильтры, есть пыле- и газоулавливающие установки. Благодаря использованию термического разложения и окисления, некоторые токсичные вещества превращаются в безвредные соединения. Улавливание вредных газов в выбросах проводят методами конденсации, используются сорбенты для поглощения примесей, катализаторы для очистки.

Перспективы деятельности в области охраны воздуха связаны с работой по сокращению поступления загрязнителей в атмосферу. Необходимо развивать лабораторный контроль вредных выбросов в городах, на оживленных транспортных магистралях. Должна быть продолжена работа по внедрению систем улавливания твердых частиц из газообразных смесей на предприятиях. Нужны дешевые современные устройства для очистки выбросов от токсичных аэрозолей и газов. В области госконтроля требуется увеличение числа постов для проверки и регулировки токсичности выхлопных газов автомобилей. Предприятия энергетической отрасли и автотранспорт следует перевести на менее вредные, с точки зрения экологии, виды горючего (скажем, природный газ, биотопливо). При их сгорании меньше выделяется твердых и жидких загрязнителей.

Какую роль играют зеленые насаждения в очистке атмосферного воздуха?

Трудно переоценить вклад растений в пополнение запасов кислорода на Земле, улавливанию загрязнений. Леса называют «зеленым золотом», «легкими планеты» за способность листьев к фотосинтезу. Этот процесс заключается в поглощении углекислого газа и воды, образовании кислорода и крахмала на свету. Растения выделяют в воздух фитонциды — вещества, губительно действующие на болезнетворных микробов.

Увеличение площади зеленых насаждений в городах — одно из важнейших природоохранных мероприятий. Высаживают деревья, кустарники, травы и цветы во дворах домов, в парках, скверах и вдоль дорог. Озеленяют территории школ и больниц, промышленных предприятий.

Ученые выяснили, что лучше всего поглощают пыль и вредные газообразные вещества из выбросов предприятий, выхлопов транспорта такие растения, как тополь, липа, подсолнух. Больше всего фитонцидов выделяют хвойные насаждения. Воздух в сосновых, пихтовых, можжевеловых лесах является очень чистым и целебным.

Понятие "ресурсы атмосферы"

Атмосферный воздух как ресурс. Атмосферный воздух - это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции нашей планеты. Он является одним из основных жизненно важных элементов природы.

Атмосферный воздух выполняет ряд сложнейших экологических функций, а именно:

1) регулирует тепловой режим Земли, способствует перераспределению тепла по земному шару;

2) служит незаменимым источником кислорода, необходимого для существования всего живого на Земле. При характеристике особой важности воздуха в жизни человека подчеркивается, что человек может прожить без воздуха лишь несколько минут;

3) является проводником энергии Солнца, служит защитой от губительных космических излучений, образует основу климатических и погодных условий на Земле;

4) интенсивно эксплуатируется как транспортная коммуникация;

5) спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей;

6) защищает Землю от различных небесных тел. Размеры метеоритов в подавляющем большинстве не превышают величины горошины. С огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу планеты, раскаляются за счет трения о воздух и на высоте около 60-70 км большей частью сгорают;

7) определяет световой режим Земли, разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому привык человек;

8) является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина;

9) обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании в приземном слое воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли.

У атмосферного воздуха и атмосферы в целом множество других экологических и социально полезных свойств. Так, например, атмосферный воздух широко используется как природный ресурс в народном хозяйстве. Из атмосферного азота производятся минеральные азотные удобрения, азотная кислота и её соли. Аргон и азот применяются в металлургии, химической и нефтехимической промышленности (для осуществления ряда технологических процессов). Из атмосферного воздуха получают также кислород и водород .

Загрязнение атмосферного воздуха промышленными предприятиями

Под загрязнением в экологии понимают неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом деятельности человека, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства среды и условия существования живых организмов. Эти изменения могут влиять на человека непосредственно или через воду и продукты питания. Они также могут воздействовать на человека, ухудшая свойства используемых им вещей, условия отдыха и работы .

Интенсивное загрязнение воздуха началось в 19 веке в связи с бурным развитием промышленности, которая стала использовать каменный уголь как основной вид топлива, и быстрым ростом городов. О роли угля в загрязнении атмосферы в Европе было известно давно. Однако в 19 веке он был самым дешевым и доступным видом топлива в Западной Европе, в том числе и Великобритании.

Но уголь не единственный источник загрязнения атмосферы. Сейчас в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество вредных веществ, и, несмотря на значительные усилия, принимаемые в мире с целью уменьшить степень загрязнения атмосферы, находится в развитых капиталистических странах. При этом исследователи отмечают, что если над сельской местностью вредных примесей в атмосфере ныне в 10 раз больше, чем над океаном, то над городом их больше в 150 раз .

Воздействие на атмосферу предприятий черной и цветной металлургии. Предприятия металлургической отрасли насыщают атмосферу пылью, сернистыми и другими вредными газами, выделяющимися при протекании различных технологических производственных процессов.

Черная металлургия производства чугуна и переработки его на сталь естественно происходит с сопровождением выбросов в атмосферу различных вредных газов.

Загрязнение воздуха газами при образовании углей сопровождается подготовкой шихты и загрузкой ее в коксовые печи. Мокрое тушение сопровождается также выбросом в атмосферу веществ, входящих в состав используемой воды.

При получении металлического алюминия с помощью электролиза в окружающую среду выделяется огромное количество газообразных и пылевидных соединений содержащих фтор и другие элементы. При выплавке одной тонны стали в атмосферу попадает 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода. Заводы цветной металлургии сбрасывают в атмосферу соединения марганца, свинца, фосфора, мышьяка, пары ртути, парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. .

Воздействие на атмосферу предприятий нефтехимической промышленности. Предприятия нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности оказывают заметное негативное влияние на состояние окружающей среды и, прежде всего, на атмосферный воздух, что обусловлено их деятельностью и сжиганием продуктов переработки нефти (моторных, котельных топлив и др. продукции).

По загрязнению воздушного бассейна нефтепереработка и нефтехимия занимают четвертое место среди других отраслей промышленности. В состав продуктов сгорания топлива входят такие загрязняющие вещества, как оксиды азота, серы и углерода, технический углерод, углеводороды, сероводород.

В процессах переработки углеводородных систем в атмосферу выбрасывается более 1500 т/год вредных веществ. Из них углеводородов - 78,8 %; оксидов серы - 15,5 %; оксидов азота - 1,8 %; оксидов углерода - 17,46 %; твердых веществ - 9,3 %. Выбросы твердых веществ, диоксида серы, оксида углерода, оксидов азота составляют до 98 % суммарных выбросов от промышленных предприятий. Как показывает анализ состояния атмосферы, именно выбросы этих веществ в большинстве промышленных городов создают повышенный фон загрязнения.

Наиболее экологически опасными являются производства, связанные с ректификацией углеводородных систем - нефти и тяжелых нефтяных остатков, очисткой масел с помощью ароматических веществ, получением элементной серы, и объекты очистных сооружений .

Воздействие на атмосферу сельскохозяйственных предприятий. Загрязнение атмосферного воздуха сельскохозяйственными предприятиями осуществляется, в основном, через выбросы загрязняющих газообразных и взвешенных веществ вентиляционными установками, обеспечивающими нормальные условия жизнедеятельности животных и человека в производственных помещениях для содержания скота и птицы. Дополнительные загрязнения происходят от котельных в результате переработки и поступления в атмосферу продуктов сгорания топлива, от выхлопных газов автотракторной техники, от испарений из емкостей для хранения навоза, а также при разбрасывании навоза, удобрений и других химических веществ. Нельзя не учитывать и пыль, образующуюся при уборке полевых культур, погрузке, разгрузке, сушке и доработке сыпучей сельскохозяйственной продукции .

Топливно-энергетический комплекс (тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали, котельные установки) выделяет в атмосферный воздух дым, образующийся при сгорании твердого и жидкого топлива. Выбросы в атмосферный воздух от использующих топливо установок содержат продукты полного сгорания - окислы серы и зола, продукты неполного сгорания - в основном окись углерода, сажа и углеводороды. Общий объем всех выбросов весьма значительный. Например, тепловая электростанция, потребляющая ежемесячно 50 тыс. т угля, содержащего примерно 1 % серы, ежедневно выбрасывает в атмосферу 33 т серного ангидрида, который может превратиться (при определенных метеорологических условиях) в 50 т серной кислоты. За одни сутки такая электростанция производит до 230 т золы, которая частично (около 40-50 т в день) выбрасывается в окружающую среду в радиусе до 5 км. Выбросы тепловых станций, сжигающих нефть, почти не содержат золы, однако выделяют в три раза больше серного ангидрида.

Воздушные загрязнения нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит главным образом вследствие недостаточной герметизации оборудования. Например, загрязнение атмосферного воздуха углеводородами и сероводородом отмечается от металлических резервуаров сырьевых парков для нестабильной нефти, промежуточных и товарных парков для легковых нефтепродуктов .

Загрязнение атмосферы Земли – изменение природной концентрации газов и примесей в воздушной оболочке планеты, а также привнесение в среду чужеродных для неё веществ.

Впервые об на международном уровне заговорили сорок лет назад. В 1979 году в Женеве появилась Конвенция о трансграничном на большие расстояния. Первым международным соглашением о сокращении выбросов стал Киотский протокол 1997 года.

Эти меры хоть и приносят свои результаты, но загрязнение атмосферы остаётся серьёзной проблемой общества.

Вещества, загрязняющие атмосферу

Основные составляющие атмосферного воздуха – азот (78%) и кислород (21%). Доля инертного газа аргона – чуть меньше процента. Концентрация диоксида углерода составляет 0,03%. В малых количествах в атмосфере также присутствуют:

озон,
неон,
метан,
ксенон,
криптон,
закись азота,
двуокись серы,
гелий и водород.

В чистых воздушных массах окись углерода и аммиак присутствуют в виде следов. Помимо газов, в атмосфере есть водяные пары, кристаллы соли, пыль.

Основные загрязнители воздушной среды:

Диоксид углерода – парниковый газ, влияющий на теплообмен Земли с окружающим пространством, а значит, и на климат.
Оксид углерода или угарный газ, попадая в организм человека или животного, вызывает отравление (вплоть до летального исхода).
Углеводороды – токсичные химические вещества, раздражающие глаза и слизистые оболочки.
Производные серы способствуют образованию и усыханию растений, провоцируют болезни дыхательных путей и аллергию.
Производные азота приводят к воспалениям лёгких, крупам, бронхитам, частым простудам, усугубляют течение сердечнососудистых заболеваний.
, накапливаясь в организме, становятся причиной рака, генных изменений, бесплодия, преждевременной смерти.

Особую опасность для здоровья человека представляет воздух с тяжёлыми металлами. Такие загрязнители, как кадмий, свинец, мышьяк, приводят к возникновению онкологии. Вдыхаемые ртутные пары не действуют молниеносно, но, откладываясь в виде солей, разрушают нервную систему. В значительной концентрации вредны и летучие органические вещества: терпеноиды, альдегиды, кетоны, спирты. Многие из этих загрязнителей воздуха являются мутагенными и канцерогенными соединениями.

Источники и классификация атмосферного загрязнения

Исходя из природы явления, различают следующие виды загрязнений воздуха: химическое, физическое и биологическое.

В первом случае в атмосфере наблюдается повышенная концентрация углеводородов, тяжёлых металлов, диоксида серы, аммиака, альдегидов, окислов азота и углерода.
При биологическом загрязнении в воздухе присутствуют продукты жизнедеятельности различных организмов, токсины, вирусы, споры грибов и бактерий.
Большое количество пыли или радионуклидов в атмосфере свидетельствует о физическом загрязнении. К этому же виду относят последствия тепловых, шумовых и электромагнитных выбросов.

На состав воздушной среды влияет как человек, так и природа. Естественные источники загрязнения атмосферы: вулканы в период активности, лесные пожары, почвенная эрозия, пыльные бури, разложение живых организмов. Мизерная доля влияния приходится и на космическую пыль, образующуюся в результате сгорания метеоритов.

Антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха:

предприятия химической, топливной, металлургической, машиностроительной промышленности;
сельскохозяйственная деятельность (распыление пестицидов с помощью авиации, отходы животноводства);
теплоэнергетические установки, отопление жилых помещений углём и дровами;
транспорт (самые «грязные» виды – самолёты и автомобили).

Как определяют степень загрязненности воздуха?

При мониторинге качества атмосферного воздуха в городе учитывают не только концентрацию вредных для здоровья человека веществ, но и временной промежуток их воздействия. Загрязнение атмосферы в Российской Федерации оценивают по следующим критериям:

Стандартный индекс (СИ) – показатель, полученный в результате деления наибольшей измеренной разовой концентрации загрязняющего материала на предельно допустимую концентрацию примеси.
Индекс загрязнения нашей атмосферы (ИЗА) является комплексной величиной, при расчёте которой берут во внимание коэффициент вредности вещества-загрязнителя, а также его концентрацию – среднегодовую и предельно допустимую среднесуточную.
Наибольшая повторяемость (НП) – выраженная в процентах частота превышения предельно допустимой концентрации (максимально разовой) в течение месяца или года.

Уровень загрязнения воздушной среды считается низким, когда СИ меньше 1, ИЗА варьирует в пределах 0–4, а НП не превышает 10%. Среди крупных российских городов, согласно материалам Росстата, самыми экологически чистыми являются Таганрог, Сочи, Грозный и Кострома.

При повышенном уровне выбросов в атмосферу СИ составляет 1–5, ИЗА – 5–6, НП – 10–20%. Высокой степенью загрязнения воздуха отличаются регионы с показателями: СИ – 5–10, ИЗА – 7–13, НП – 20–50%. Очень высокий уровень атмосферной загрязненности наблюдается в Чите, Улан-Удэ, Магнитогорске и Белоярском.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

В мае 2016 года Всемирная организация здравоохранения опубликовала ежегодный рейтинг городов с самым грязным воздухом. Лидером списка стал иранский Заболь – город на юго-востоке страны, регулярно страдающий от песчаных бурь. Длится это атмосферное явление около четырёх месяцев, повторяется каждый год. На второй и третьей позиции оказались индийские города-миллионники Гвалияр и Праяг. Следующее место ВОЗ отдала столице Саудовской Аравии – Эр-Рияду.

Замыкает пятёрку городов с самой грязной атмосферой Эль-Джубайль – сравнительно небольшое по численности населения местечко на берегу Персидского залива и в то же время крупный промышленный нефтедобывающий и нефтеперерабатывающий центр. На шестой и седьмой ступеньках вновь оказались индийские города – Патна и Райпур. Основные источники загрязнения атмосферы там – промышленные предприятия и транспорт.

В большинстве случаев загрязнение атмосферы – актуальная проблема для развивающихся стран. Впрочем, ухудшение состояния окружающей среды вызывает не только стремительно растущая индустрия и транспортная инфраструктура, но и техногенные катастрофы. Яркий тому пример – Япония, пережившая радиационную аварию в 2011 году.

Топ-7 государств, где состояние воздуха признано удручающим, выглядит следующим образом:

Китай. В некоторых регионах страны уровень загрязнения воздуха превышает норму в 56 раз.
Индия. Крупнейшее государство Индостана лидирует по количеству городов с худшей экологией.
ЮАР. В экономике страны преобладает тяжёлая промышленность, она же является главным источником загрязнения.
Мексика. Экологическая ситуация в столице государства, Мехико, за последние двадцать лет заметно улучшилась, но смог в городе по-прежнему не редкость.
Индонезия страдает не только от промышленных выбросов, но и от лесных пожаров.
Япония. Страна, несмотря на повсеместное озеленение и использование научно-технических достижений в природоохранной сфере, регулярно сталкивается с проблемой кислотных дождей, смога.
Ливия. Главный источник экологических бед североафриканского государства – нефтяная промышленность.

Последствия

Загрязнение атмосферы – одна из основных причин роста числа респираторных заболеваний, как острых, так и хронических. Вредные примеси, содержащиеся в воздухе, способствуют развитию рака лёгких, сердечных болезней, инсульта. По оценкам ВОЗ, из-за загрязнения воздушной среды в мире преждевременно умирает 3,7 млн человек в год. Больше всего таких случаев фиксируют в странах Юго-Восточной Азии и Западного региона Тихого океана.

В крупных промышленных центрах часто наблюдается такое неприятное явление, как смог. Скопление частиц пыли, воды и дыма в воздухе снижает видимость на дорогах, из-за чего учащается количество ДТП. Агрессивные вещества усиливают коррозию металлических конструкций, отрицательно влияют на состояние растительного и животного мира. Наибольшую опасность смог представляет для астматиков, лиц, болеющих эмфиземой, бронхитом, стенокардией, гипертонией, ВСД. Даже у здоровых людей, надышавшихся аэрозолей, может сильно болеть голова, наблюдаться слезотечение и першение в горле.

Насыщение воздуха оксидами серы и азота приводит к образованию кислотных дождей. После осадков с низким уровнем pH в водоёмах гибнет рыба, а выжившие особи не могут дать потомства. Как результат – сокращается видовой и числовой состав популяций. Кислые осадки выщелачивают питательные вещества, тем самым обедняя почву. Они оставляют химические ожоги на листьях, ослабляют растения. Для среды обитания людей такие дожди и туманы также представляют угрозу: кислая вода разъедает трубы, машины, фасады зданий, памятники.

Повышенное количество парниковых газов (углекислого, озона, метана, водяного пара) в воздушной среде приводит к росту температуры нижних слоёв атмосферы Земли. Прямым следствием является потепление климата, наблюдающееся последние шестьдесят лет.

На погодные условия заметно влияют и , образующиеся под воздействием брома, хлора, атомов кислорода и водорода. Помимо простых веществ, молекулы озона могут разрушать также органические и неорганические соединения: производные фреонов, метан, хлороводород. Чем опасно ослабление щита для окружающей среды и человека? Вследствие истончения слоя растёт солнечная активность, что, в свою очередь, ведёт к увеличению смертности среди представителей морской флоры и фауну, росту числа онкологических заболеваний.

Как сделать воздух чище?

Уменьшить загрязнение атмосферы позволяет внедрение на производстве технологий, снижающих объём выбросов. В сфере теплоэнергетики следует делать ставку на альтернативные энергоисточники: строить солнечные, ветряные, геотермальные, приливные и волновые электростанции. На состоянии воздушной среды позитивно сказывается переход к комбинированной выработке энергии и тепла.

В борьбе за чистый воздух важным элементом стратегии является комплексная программа по утилизации отходов. Она должна быть направлена на уменьшение количества мусора, а также его сортировку, переработку или повторное использование. Городское планирование, нацеленное на улучшение среды, в том числе и воздушной, предполагает совершенствование энергоэффективности зданий, строительство велосипедной инфраструктуры, развитие скоростного городского транспорта.

Различают природные (естественные) и антропогенные (искусственные) источники загрязнения. К природным источникам относятся: пыльные бури, пожары, различные аэрозоли растительного, животного или микробиологического происхождения и т.п. Антропогенные выбросы в атмосферу ежегодно составляют более 19 млрд. т, из них более 15 млрд. т углекислого газа, 200 млн. т оксида углерода, более 500 млн. т углеводородов, 120 млн. т золы и др.

На территории Российской Федерации, например, в 1991г., выбросы загрязняющих веществ в воздушную среду составили около 53 млн. т, в том числе промышленностью – 32 млн. т (61%), автотранспортом 21 млн. т (39%). В одном из крупных регионов страны, Ростовской области, выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух в 1991 и 1996 гг. составили соответственно 944,6 тыс. т и 858,2 тыс. т в том числе:


твердые вещества	112,6 тыс. т
диоксид серы	184,1 тыс. т	133,0 тыс. т
оксид углерода	464,0 тыс. т	467,1 тыс. т
оксид азота
углеводороды
летучие орг. соед.

Более половины от общего объема составляют выбросы от автотранспорта. Загрязнения в основном получаются в виде побочных продуктов или отходов при добыче, переработке и использовании ресурсов, а также могут представлять собой одну из форм вредных выбросов энергии, например, избыточного тепла, шума и радиации.

Большинство естественных загрязнений (например, извержение вулкана, сжигание угля) рассеиваются по обширной территории, и их концентрация, зачастую, снижается до безопасной (за счет разложения, растворения и рассеивания). Антропогенные загрязнения воздуха возникают на урбанизированных территориях, где большие количества загрязнителей концентрируются в небольших объемах воздуха.

Наиболее опасными и широко распространенными считаются следующие восемь категорий загрязнителей:

1) взвеси – мельчайшие частицы вещества во взвешенном состоянии;

2) углеводороды и другие летучие органические соединения, находящиеся в воздухе в виде паров;

3) угарный газ (СО) – чрезвычайно ядовит;

4) оксиды азота (NO x) – газообразные соединения азота и кислорода;

5) оксиды серы (SO 2 диоксид) – ядовитый газ, опасный для растений и животных;

6) тяжелые металлы (медь, олово, ртуть, цинк и т.д.);

7) озон и другие фотохимические окислители;

8) кислоты (преимущественно серная и азотная).

Рассмотрим, что это за загрязнители и как они образуются.

В крупных городах можно встретить два основных вида источников загрязнителей: точечные , например, труба ТЭЦ, дымовая труба, выхлопная труба автомобиля и т.д. и неточечные – поступающие в атмосферу с обширных источников.

Различают твердые, жидкие и газообразные вещества, загрязняющие окружающую среду.

Твердые – образуются при механической обработке материалов или их транспортировке, при сжигании и тепловых процессах производства. К ним относятся пыль и взвеси, образующиеся: первые – при добыче, переработке и транспортировке сыпучих материалов, различных технологических процессах и ветровой эрозии; вторые – при открытом сжигании отходов и из промышленных труб в результате самых различных технологических процессов.

Жидкие загрязняющие вещества – продукт химических реакций, конденсации или распыления жидкости в технологических процессах. Основными жидкими загрязнителями являются нефть и продукты ее переработки, загрязняющие атмосферу углеводородами.

Газообразные загрязнители образуются в результате химических реакций, электрохимических процессов, сжигания топлива, реакций восстановления. Наиболее распространенными загрязнителями в газовом состоянии являются: оксид углерода СО, диоксид углерода СО 2 , оксиды азота NO, N 2 O, NO 2 , NO 3 , N 2 O 5 , диоксид серы SO 2 , соединения хлора и фтора.

Рассмотрим наиболее опасные, широко распространенные загрязнители. Каковы они и в чем их опасность?

1. Пыль и взвеси – это взвешенные в воздухе тонкие частицы, например, дыма и сажи (табл.4.2). Основными источниками взвеси являются промышленные трубы, транспорт и открытое сжигание топлива. Мы можем наблюдать такие взвеси в виде смога или дымки.

По дисперсности, т.е. степени измельченности различают пыль:

Крупнодисперсную – с частицами размером более 10 мкм, оседающую в неподвижном воздухе с возрастающей быстротой;

Среднедисперсную – с частицами от 10 до 5 мкм, медленно оседающую в неподвижном воздухе;

Мелкодисперсную и дым – с частицами размером 5 мкм, быстро рассеивающуюся в окружающей среде и почти не оседающую.

Таблица 4.2

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха

	Аэрозоли	Газообразные выбросы
Котлы и промышленные печи		NO 2 , SO 2 , а также CO, альдегиды (HCHO), органические кислоты, бензапирен
Автомобильные двигатели		CO, NO 2 , альдегиды, углеводороды неканцерогенные, бензапирен
Нефтеперерабатывающая промышленность		SO 2 , H 2 S, NH 3 , NО x , CO, углеводороды, кислоты, альдегиды, канцерогенные вещества
Химическая промышленность		В зависимости от процесса (H 2 S, CO, NH 3), кислоты, органические вещества, растворители, летучие сульфиды и др.
Металлургия и коксохимия		SO 2 , CO, NH 3 , NO X , фтористые и цианистые соединения, органические вещества, бензапирен
Горная промышленность		В зависимости от процесса (CO, фтористые соединения, органические вещества)
Пищевая промышленность		NH 3 , H 2 S, смеси органических соединений
Промышленность строительных материалов		CO, органические соединения

Пыль, способная некоторое время находиться в воздухе во взвешенном состоянии, называется аэрозоль , в отличие от осевшей пыли, называемой аэрогель . Мелкодисперсная пыль представляет для организма наибольшую опасность, поскольку она не задерживается в верхних дыхательных путях и может проникнуть глубоко в легкие. Кроме того, тонкая пыль может быть проводником в организм человека различных ядовитых веществ, например, тяжелых металлов, которые на пылинках могут проникать глубоко в дыхательные пути.

Можно привести и другие примеры: комбинация двуокиси серы с пылью раздражает кожу и слизистые оболочки, с повышением концентрации - приводит к нарушениям дыхания и болям в груди, а при очень высоких концентрациях, значительно превосходящих ПДК, вызывает смерть от удушья.

В машиностроительных предприятиях, особенно в цехах горячей и холодной обработки металлов, в воздушную среду рабочих зон выделяется много пыли, токсических и раздражающих газов. Современный стандарт устанавливает ПДК для вредных веществ около 1000 видов. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяют на четыре класса:

1-й – вещества чрезвычайно опасные;

2-й – вещества высоко опасные;

3-й – вещества умеренно опасные;

4-й – вещества малоопасные.

Класс опасности веществ установлен в зависимости от норм и показателей (табл.4.3).

Таблица 4.3

Классы опасности и пределы уровня загрязнения

Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны – это концентрации, которые при ежедневной 8-часовой (кроме выходных дней) работе или при другой продолжительности (но не более 41 ч в неделю) в течение всего рабочего стажа не вызывают заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

Предельно допустимая концентрация представляет первичный стандарт, являющийся критерием загрязнения, это максимальный уровень загрязнения, который человек может переносить без ущерба для здоровья, плюс 10-15% как запас прочности.

2. Углеводороды – это органические соединения углерода и водорода. В технике и промышленности они используются в качестве энергоносителей, например, природный газ, пропан, бензин, растворители для красок и чистящих средств и др. Среди особо опасных углеводородов важное место занимает бензапирен – составная часть выхлопных газов автомобилей и выбросов в атмосферу от угольных печей.

3. Угарный газ . При полном сгорании топлива и отходов, представляющих собой органические соединения, образуются углекислый газ и вода:

CH 4 +2O 2 =CO 2 +2H 2 O.

В случае полного сгорания выбрасывается в воздух двуокись углерода, называемая также углекислым газом (СО 2) при неполно окисленном углероде – угарный газ (СО).

Двуокись углерода – бесцветный газ со слабым запахом образуется при дыхании живых организмов, а также при сжигании угля, нефти и газа на тепловых станциях, в котельных и т.п. В небольшом количестве углекислый газ не опасен, но в очень больших дозах он приводит к смерти. Содержание СО 2 в воздухе постоянно растет, что связано с все более увеличивающимся количеством сжигания угля и нефти. За последние 100 лет содержание двуокиси углерода в воздухе увеличилось примерно на 14%. Рост содержания углекислого газа в воздухе способствует повышению температуры на Земле, так как слой углекислого газа создает мощный экран, не пропускающий в космос тепло, излучаемое Землей, что нарушает естественный теплообмен между планетой и окружающим ее пространством. Это так называемый парниковый, или оранжерейный, эффект .

Окись углерода (СО) – не полностью окисленный углерод, так называемый угарный газ. СО – ядовитый газ, не имеющий цвета и запаха. Вдыхание угарного газа блокирует поступление кислорода в кровь, приводит к кислородному голоданию тканей с последующим наступлением обморока, паралича дыхательных путей и смерти.

4. Оксиды азота (NO x) – газообразные соединения веществ, вырабатываемые микроорганизмами; также могут образоваться в продуктах сгорания топлива в автомобильных двигателях, в химической промышленности, например, при производстве азотной кислоты. При высоких температурах горения часть азота (N 2) окисляется, образуя монооксид (NO), который в воздухе, вступая в реакцию с кислородом, окисляется до диоксида (NO 2) и/или тетраоксида (N 2 O 4).

Оксиды азота способствуют возникновению фотохимического смога, образованного из продуктов реакции между окислами азота и ненасыщенными углеводородами под активным действием ультрафиолетового излучения Солнца.

Оксиды азота раздражают органы дыхания, слизистые оболочки, особенно легких и глаз, а также отрицательно действуют на мозг и нервную систему человека.

5. Двуокись серы или так называемый сернистый газ (SO 2) – остро пахнущий, бесцветный газ, раздражающий дыхательные пути человека и животных, особенно в среде тонкой пыли. Основными источники загрязнения воздуха двуокисью серы являются горючие ископаемые, сжигаемые в энергетических установках. Топливо и отходы, которые при сгорании попадают в воздух, содержат серу (например, в угле от 0,2 до 5,5% серы). В процессе сгорания сера окисляется с образованием SO 2 . Двуокись серы наносит серьезный ущерб окружающей среде – у растений под действием SO 2 происходит частичное отмирание хлорофилла, что пагубно действует на сельскохозяйственные урожаи, лесные деревья, водоемы, выпадая в виде так называемых кислотных дождей.

6. Тяжелые металлы , загрязняя окружающую среду, приносят огромный вред человеку и природе. Свинец, ртуть, кадмий, медь, никель, цинк, хром, ванадий – постоянные компоненты воздушной среды крупных промышленных центров. Примеси тяжелых металлов могут содержать уголь, а также различные отходы.

Примеры: там, где используется в качестве дополнителя в бензин тетраэтилсвинец с целью дешевого предотвращения стука двигателей (в ряде стран такой способ добавки запрещен) воздух значительно загрязняется свинцом. Высвобождаясь с выхлопными газами, этот вредный тяжелый металл, остается в воздухе и, прежде чем осесть, переносится ветром на большие расстояния.

Другой тяжелый металл – ртуть, попадая из загрязненного воздуха в воду в процессе биоаккумуляции в озерах, попадает в организмы рыб, что создает серьезную опасность отравления человека по пищевой цепочке.

7. Озон и различные активные органические соединения, которые образуются в процессе химических взаимодействий оксидов азота с летучими углеводородами, стимулируемых лучами солнца. Продукты этих реакций называются фотохимическими окислителями. Например, под действием солнечной энергии диоксид азота распадается на монооксид и атом кислорода, который, соединяясь с О 2 , образует озон О 3 .

8. Кислоты , преимущественно серная и азотная, которые образуют кислотные дожди.

Какие же объекты источников загрязнения атмосферы составляют главную опасность здоровью планеты?

Основными загрязнителями воздуха в индустриальных странах являются автомобили и другие виды транспорта, промышленные предприятия, тепловые электростанции, крупные комплексы военной промышленности и атомной энергетики.

Автотранспорт загрязняет воздух городов окисью углерода и азота, углеводородами и другими вредными веществами. Ежегодные выбросы автомобилей в России в начале 90-х годов составили 36 млн. т или 37% от общего объема выбросов (около 100 млн. т/год), в том числе: оксиды азота – 22%, углеводороды – 42%, окиси углерода – около 46% (наибольший объем выбросов от автомобилей отмечен в Москве – более 840 тыс. т/год).

Сейчас в мире несколько сотен миллионов только личных автомобилей, почти половина из них – около 200 млн. - на американском континенте. В Японии из-за ограниченной территории на единицу площади приходится почти в 7 раз больше автолюбителей, чем в США. На совести автомобиля – этой "химической фабрики на колесах" – более 60% всех вредных веществ в городском воздухе. Выхлопные газы автомобиля содержат около 200 веществ, приносящих вред здоровью и природе. В них присутствуют несгоревшие или неполностью разложившиеся углеводороды топлива. Количество углеводородов резко увеличивается, если двигатель работает на малых оборотах или при увеличенной скорости, например, при старте на перекрестках у светофоров. В момент нажатия на педаль акселератора выделяется большое количество несгоревших частиц (в 10-12 раз больше чем при нормальном режиме). Кроме того, в несгоревших выхлопных газах двигателя при нормальном режиме содержится около 2,7% окиси углерода, количество которого увеличивается при снижении скорости примерно до 3,9-4%, а на тихом ходу – до 6,9%.

Выхлопные газы, в том числе окись углерода, углекислый газ и многие другие выбросы двигателей, тяжелее воздуха, поэтому все они скапливаются у земли, отравляя человека и растительность. При полном сгорании топлива в двигателе часть углеводородов превращается в сажу, содержащую различные смолы. Особенно при неисправности двигателя за автомобилем тянется черный шлейф дыма, содержащий полициклические углеводороды и в том числе бензапирен. В выхлопных газах содержатся также оксиды азота, альдегиды, обладающие резким запахом и раздражающим эффектом, соединения неорганического свинца.

Черная металлургия – один из крупных источников загрязнения атмосферы пылью и газами. В процессе выплавки чугуна и переработки его на сталь выбросы пыли в расчете на 1 т предельного чугуна составляют 4,5 кг, сернистого газа – 2,7 кг и марганца – 0,5-0,1 кг.

Существенную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы мартеновских и конверторных сталеплавильных цехов. Выбросы мартеновских печей в основном содержат пыль из триокиси железа (76%) и триокиси алюминия (8,7%). При бескислородном процессе на 1 т мартеновской стали выделяется 3000-4000 м 3 газов с концентрацией пыли около 0,6-0,8 г/м 3 . В процессе подачи кислорода в зону расплавленного металла образование пыли значительно увеличивается, достигая 15-52 г/м 3 . Одновременно происходит выгорание углеводорода и серы, в связи с чем в выбросах мартеновских печей содержится до 60 кг окиси углерода и до 3 кг сернистого газа в расчете на 1 т выдаваемой стали.

Процесс получения стали в конверторных печах характерен выбросом в атмосферу дымовых газов, состоящих из частиц окислов кремния, марганца и фосфора. В составе дыма содержится до 80 % окиси углерода, а концентрация пыли в отходящих газах составляет около 15 г/м 3 .

Выбросы цветной металлургии содержат технические пылевидные вещества: мышьяк, свинец, фтор и др., поэтому представляют собой серьезную опасность для здоровья людей и окружающей среды. В процессе производства алюминия электролизом в атмосферу выбрасывается большое количество газообразных и пылевидных фтористых соединений. Для получения 1 т алюминия расходуется от 33 до 47 кг фтора (в зависимости от мощности электролизера), более 65 % которого попадает в атмосферу.

Предприятия химической промышленности относятся к группе наиболее опасных источников загрязнения атмосферы. Состав их выбросов весьма разнообразен и содержит много новых, чрезвычайно вредных веществ. Мы мало знаем о потенциально вредном воздействии 80 % этих веществ на людей, животных и природу. К основным выбросам предприятий химической промышленности относятся окись углерода, окислы азота, сернистый ангидрид, аммиак, органические вещества, сероводород, хлористые и фтористые соединения, пыль от неорганических производств и др.

Топливно-энергетический комплекс (тепловые электростанции, теплоэлектроцентрали, котельные установки) выделяет в атмосферный воздух дым, образующийся при сгорании твердого и жидкого топлива. Выбросы в атмосферный воздух от использующих топливо установок содержат продукты полного сгорания – окислы серы и зола, продукты неполного сгорания – в основном окись углерода, сажа и углеводороды. Общий объем всех выбросов весьма значительный. Например, тепловая электростанция, потребляющая ежемесячно 50 тыс. т угля, содержащего примерно 1% серы, ежедневно выбрасывает в атмосферу 33 т серного ангидрида, который может превратиться (при определенных метеорологических условиях) в 50 т серной кислоты. За одни сутки такая электростанция производит до 230 т золы, которая частично (около 40-50 т в день) выбрасывается в окружающую среду в радиусе до 5 км. Выбросы тепловых станций, сжигающих нефть, почти не содержат золы, однако выделяют в три раза больше серного ангидрида.