Забруднення атмосфери Атмосфера є повітряною оболонкою Землі. Під якістю атмосфери розуміють сукупність її властивостей, що визначають ступінь впливу фізичних, хімічних та біологічних факторівна людей, рослинний та тваринний світ, а також на матеріали, конструкції та навколишнє середовище в цілому. Під забрудненням атмосфери розуміють привнесення до неї домішок, які у природному повітрі або змінюють співвідношення між інгредієнтами природного складу повітря. Чисельність населення Землі та темпи його зростання є визначальними факторами підвищення інтенсивності забруднення всіх геосфер Землі, в тому числі і атмосфери, так як з їх збільшенням зростають обсяги та темпи всього того, що видобувається, виробляється, споживається і вирушає у відходи. Основні забруднювачі атмосферного повітря: Оксид вуглецю Оксиди азоту Діоксид сірки Вуглеводні Альдегіди Тяжкі метали (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr) Аміак Атмосферний пил
Окис вуглецю (СО) – безбарвний газ, що не має запаху, відомий також під назвою «чадний газ». Утворюється в результаті неповного згоряння викопного палива (вугілля, газу, нафти) в умовах нестачі кисню та за низької температури. При цьому 65% від усіх викидів припадає на транспорт, 21% – на дрібних споживачів та побутовий сектор, а 14% – на промисловість. При вдиханні чадний газ рахунок наявної в його молекулі подвійного зв'язку утворює міцні комплексні сполуки з гемоглобіном крові людини і цим блокує надходження кисню в кров. Двоокис вуглецю (СО2) – або вуглекислий газ, - безбарвний газ із кислуватим запахом і смаком, продукт повного окиснення вуглецю. Є одним із парникових газів.
Найбільші забруднення атмосфери спостерігається в містах, де звичайні забруднювачі - це пил, сірчистий газ, оксид вуглецю, діоксид азоту, сірководень та ін. У деяких містах у зв'язку з особливостями промислового виробництва в повітрі містяться специфічні шкідливі речовини, такі, як сірчана і соляна кислота, стирол, бензапірен, сажа, марганець, хром, свинець, метилметакрилат. Загалом у містах налічується кілька сотень різних забруднювачів повітря.
Двоокис сірки (SO2) (діоксид сірки, сірчистий ангідрид) - безбарвний газ із різким запахом. Утворюється в процесі згоряння викопних видів, що містять сірки, палива, в основному вугілля, а також при переробці сірчистих руд. Він насамперед бере участь у формуванні кислотних дощів. Загальносвітовий викид SO2 оцінюється в 190 млн. тонн на рік. Тривалий вплив діоксиду сірки на людину призводить спочатку до втрати смакових відчуттів, стисненого дихання, а потім – до запалення або набряку легенів, перебоїв у серцевій діяльності, порушення кровообігу та зупинки дихання. Окиси азоту (оксид та діоксид азоту) – газоподібні речовини: монооксид азоту NO та діоксид азоту NO2 об'єднуються однією загальною формулою NOх. При всіх процесах горіння утворюються оксиди азоту, причому переважно у вигляді оксиду. Чим вище температура згоряння, тим інтенсивніше йде утворення оксидів азоту. Іншим джерелом оксидів азоту є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту та нітрати, анілінові барвники, нітросполуки. Кількість оксидів азоту, що у атмосферу, становить 65 млн. тонн на рік. Від загальної кількості оксидів азоту, що викидаються в атмосферу, на транспорт припадає 55%, на енергетику – 28%, на промислові підприємства – 14%, на дрібних споживачів та побутовий сектор – 3%.
Домішки Озон (О3) – газ із характерним запахом, сильніший окисник, ніж кисень. Його відносять до найбільш токсичних із усіх звичайних забруднюючих повітря домішок. У нижньому атмосферному шарі озон утворюється в результаті фотохімічних процесів за участю діоксиду азоту та летких органічних сполук. Вуглеводні – хімічні сполуки вуглецю та водню. До них відносять тисячі різних речовин, що забруднюють атмосферу, що містяться в незгорілому бензині, рідинах, що застосовуються в хімчистці, придуманих розчинниках і т.д. Свинець (Pb) – сріблясто-сірий метал, токсичний у будь-якій відомій формі. Широко використовується для фарб, боєприпасів, друкарського сплаву і т.п. близько 60% світового видобутку свинцю, щорічно витрачається виробництва кислотних акумуляторів. Проте основним джерелом (близько 80%) забруднення атмосфери сполуками свинцю є вихлопні гази транспортних засобів, у яких використовується етилований бензин. Промислові пилу залежно від механізму їхнього утворення поділяються на наступні 4 класи: механічний пил – утворюється в результаті подрібнення продукту в ході технологічного процесу; вогнища – утворюються в результаті об'ємної конденсації пари речовин при охолодженні газу, що пропускається через технологічний апарат, установку або агрегат; летюча зола - що міститься в димовому газі у зваженому стані вогнетривкий залишок палива, утворюється з його мінеральних домішок при горінні; промислова сажа - твердий високодисперсний вуглець, що входить до складу промислового викиду, утворюється при неповному згорянні або термічному розкладанні вуглеводнів. Основними джерелами антропогенних аерозольних забруднень повітря є теплоелектростанції (ТЕС), що споживають вугілля. Спалювання кам'яного вугілля, виробництво цементу та виплавка чавуну дають сумарний викид пилу в атмосферу, що дорівнює 170 млн. тонн на рік.
Забруднення атмосфери Домішки надходять в атмосферу у вигляді газів, парів, рідких та твердих частинок. Гази та пари утворюють з повітрям суміші, а рідкі та тверді частинки - аерозолі (дисперсні системи), які поділяють на пил (розміри частинок більше 1 мкм), дим (розміри твердих частинок менше 1 мкм) та туман (розмір рідких частинок менше 10 мкм) ). Пил, у свою чергу, може бути великодисперсним (розмір частинок понад 50 мкм), середньодисперсним (50-10 мкм) та дрібнодисперсним (менше 10 мкм). Залежно від розміру рідкі частинки поділяються на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсний туман (0,5-3,0 мкм), грубодисперсний туман (3-10 мкм) та бризки (понад 10 мкм). Аерозолі найчастіше полідисперсні, тобто. містять частинки різного розміру. Друге джерело радіоактивних домішок – атомна промисловість. Домішки надходять у навколишнє середовище при видобуванні та збагаченні копалини, використанні його в реакторах, переробці ядерного пального в установках. До постійних джерел аерозольного забруднення відносяться промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Виробництво цементу та інших будівельних матеріалівтакож є джерелом забруднення атмосфери пилом. Спалювання кам'яного вугілля, виробництво цементу та виплавка чавуну дають сумарний викид пилу в атмосферу, що дорівнює 170 млн т/р. Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. До небезпечних факторів антропогенного характеру, що сприяють серйозному погіршенню якості атмосфери, слід зарахувати її до забруднення радіоактивним пилом. Час перебування дрібних частинок у нижньому шарі тропосфери становить середньому кілька діб, а верхньому доби. Що стосується частинок, що потрапили в стратосферу, то вони можуть бути в ній до року, а іноді й більше.
Забруднення атмосфери Основними джерелами антропогенних аерозольних забруднень повітря є теплоелектростанції (ТЕС), що споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові та інші заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою хімічною різноманітністю. Найчастіше у складі виявляються сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобаль молібдену, а також азбест. Ще більша різноманітність властива органічному пилу, що включає аліфатичні та ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних та інших подібних підприємствах.
ВПЛИВ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ НА ЛЮДИНУ Усі забруднюючі атмосферне повітряречовини більшою чи меншою мірою надають негативний вплив на здоров'я людини. Ці речовини потрапляють до організму людини переважно через систему дихання. Органи дихання страждають від забруднення безпосередньо, оскільки близько 50% частинок домішки радіусом 0 мкм, що проникають у легені, осаджуються в них. Статистичний аналіз дозволив досить надійно встановити залежність між рівнем забруднення повітря та такими захворюваннями, як ураження верхніх дихальних шляхів, серцева недостатність, бронхіти, астма, пневмонія, емфізема легень, а також хвороби очей. Різке підвищення концентрації домішок, що зберігається протягом кількох днів, збільшує смертність людей похилого віку від респіраторних та серцево-судинних захворювань. У грудні 1930 р. у долині річки Маас (Бельгія) відзначалося сильне забруднення повітря протягом 3 днів; в результаті сотні людей захворіли, а 60 людей померли - це більш ніж у 10 разів вище за середню смертність. У січні 1931 р. в районі Манчестера (Великобританія) протягом 9 днів спостерігалося сильне задимлення повітря, яке спричинило смерть 592 людей. Широку популярність здобули випадки сильного забруднення атмосфери Лондона, що супроводжувалися численними смертельними наслідками. У 1873 р. у Лондоні було відзначено 268 непередбачених смертей. Сильне задимлення разом із туманом період із 5 по 8 грудня 1852 р. призвело до загибелі понад 4000 жителів Великого Лондона. У січні 1956 р. близько 1000 лондонців загинули внаслідок тривалого задимлення. Більша частинатих, хто помер несподівано, страждали від бронхіту, емфіземи легень чи серцево-судинних захворювань.
ВПЛИВ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ НА ЛЮДИНИ Оксиди азоту та деякі інші речовини Оксиди азоту у тому числі пероксибензоїлнітрат (ПБН), озон (О3), перекис водню (Н 2О2), діоксид азоту. Ці окислювачі основні складові фотохімічного смогу, повторюваність якого велика в сильно забруднених містах, розташованих у низьких широтах північної та південної півкулі (Лос-Анджелес, в якому близько 200 днів у році відзначається смог, Чикаго, Нью-Йорк та інші міста США; ряд міст) Японії, Туреччини, Франції, Іспанії, Італії, Африки та Південної Америки).
Назвемо деякі інші забруднюючі повітря речовини, що шкідливо діють на людину. Встановлено, що у людей, які професійно мають справу з азбестом, підвищена ймовірність ракових захворювань бронхів та діафрагм, які розділяють грудну кліткута черевну порожнину. Берилій робить шкідливий вплив (аж до виникнення онкологічних захворювань) на дихальні шляхи, а також на шкіру та очі. Пари ртуті викликають порушення роботи центральної верхньої системи та нирок. Оскільки ртуть може накопичуватися в організмі людини, то, зрештою, її вплив призводить до розладу. розумових здібностей. У містах внаслідок постійного збільшення забруднення повітря неухильно зростає кількість хворих, які страждають на такі захворювання, як хронічний бронхіт, емфізема легень, різні. алергічні захворюваннята рак легенів. У Великій Британії 10% випадків смертельних випадків припадає на хронічний бронхіт, при цьому 21; населення у віці років страждає на це захворювання. У Японії у низці міст до 60% жителів хворіють хронічним бронхітом, симптомами якого є сухий кашель з частими відхаркуваннями, подальше прогресуюче утруднення дихання та серцева недостатність (у зв'язку з цим слід зазначити, що так зване японське економічне диво 50-х - 60-х років супроводжувалося сильним забрудненням природного середовища одного з найкрасивіших районів земного). і серйозним збитком, заподіяним здоров'ю населення цієї країни). В останні десятиліття з швидкістю, що викликає сильну занепокоєність, зростає кількість хворих на рак бронхів і легень, виникненню яких сприяють канцерогенні вуглеводні. Вплив радіоактивних речовин на рослинний та тваринний світ Поширюючись по харчового ланцюга(Від рослин до тварин), радіоактивні речовини з продуктами харчування надходять в організм людини і можуть накопичуватися в такій кількості, яка здатна завдати шкоди здоров'ю людини.
ВПЛИВ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ НА ЛЮДИНИ Випромінювання радіоактивних речовин мають такий вплив на організм: послаблюють опромінений організм, уповільнюють ріст, знижують опірність до інфекцій та імунітет організму; зменшують тривалість життя, скорочують показники природного приросту через тимчасову або повну стерилізацію; різними способами вражають гени, наслідки якого виявляються у другому чи третьому поколіннях; надають кумулятивний (накопичуваний) вплив, викликаючи незворотні ефекти. Тяжкість наслідків опромінення залежить від кількості поглиненої організмом енергії (радіації), випромінюваної радіоактивною речовиною. Одиницею цієї енергії служить 1 ряд - це доза опромінення, коли він 1 р живої речовини поглинає 10-5 Дж енергії. Встановлено, що з дозі, що перевищує 1000 рад, людина гине; при дозі 7000 та 200 радий смертельний результат відзначається у 90 та 10% випадків відповідно; у разі дози 100 рад людина виживає, проте значно зростає ймовірність захворювання на рак, а також ймовірність повної стерилізації.
Вплив забруднення атмосфери на людину Не дивно, що люди добре пристосувалися до природної радіоактивності середовища. Більш того, відомі групи людей, що живуть у районах з високою радіоактивністю, що значно перевищує середню земній кулі(Так в одному з районів Бразилії жителі за рік отримують близько 1600 мрад, що в рази більше від звичайної дози опромінення). У середньому доза іонізуючої радіації, одержуваної протягом року кожним жителем планети, коливається між 50 і 200 мрад, причому частку природної радіоактивності (космічні промені) припадає близько 25 млрд. радіоактивності гірських порід - приблизно мрад. Слід також враховувати дози, які отримує людина від штучних джерел опромінення. У Великій Британії, наприклад, щорічно при рентгеноскопічних обстеженнях людина отримує близько 100 мрад. Випромінень телевізора – приблизно 10 мрад. Відходів атомної промисловості та радіоактивних опадів – близько 3 мрад.
Висновок Наприкінці XX століття світова цивілізація вступила в такий етап свого розвитку, коли на перше місце висунулися проблеми виживання та самозбереження людства, збереження навколишнього природного середовища та раціонального використання природних ресурсів. Сучасний етапрозвитку людства оголив проблеми, спричинені зростанням населення Землі, протиріччями між традиційним господарюванням та наростаючим темпом використання природних ресурсів, забрудненням біосфери промисловими відходами та обмеженими можливостями біосфери до їх нейтралізації. Ці протиріччя гальмують подальший науково-технічний прогрес людства, стають загрозою для його існування. Тільки у другій половині XX століття завдяки розвитку екології та поширенню екологічних знань серед населення стало очевидним, що людство є неодмінною частиною біосфери, що підкорення природи, безконтрольне використання її ресурсів та забруднення довкілля- глухий кут у розвитку цивілізації та в еволюції самої людини. Тому найважливіша умоварозвитку людства - дбайливе ставлення до природи, всебічна турбота про раціональному використанніта відновлення її ресурсів, збереження сприятливого навколишнього середовища. Проте багато хто не розуміє тісного взаємозв'язку між господарською діяльністю людей та станом навколишнього природного середовища. Широка еколого-природоохоронна освіта має допомогти людям у засвоєнні таких екологічних знань та етичних норм та цінностей, відносин та способу життя, які необхідні для сталого розвитку природи та суспільства.
Забруднення повітря певною мірою схильні до всіх промислово розвинених країн. Повітря великих міст, яким ми дихаємо, містить величезну кількість різних шкідливих домішок, алергенів, завислих частинок і є аерозолем.
Аерозолі – це аеродисперсні (колоїдні) системи, в яких невизначено довгий час можуть перебувати у зваженому стані тверді частинки (пил), крапельки рідини, що утворюються або при конденсації парів, або при взаємодії газових середовищ або потрапляють у повітряне середовище без зміни фазового складу.
Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря є теплові електростанції, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові та сажові заводи, які викидають в атмосферу пил, сірчисті та інші шкідливі гази, що виділяються за різних технологічних виробничих процесах.
Чорна металургія виплавки чавуну та переробки його на сталь супроводжуються викидом в атмосферу різних газів.
Забруднення повітря пилом при коксуванні вугілля пов'язане з підготовкою шихти та завантаженням її в коксові печі, з вивантаженням коксу в тушильні вагони та з мокрим гасінням коксу. Мокре гасіння супроводжується також викидом в атмосферу речовин, що входять до складу води, що використовується.
У кольоровій металургії при отриманні металевого алюмінію шляхом електролізу з газами, що відходять від електролізних ванн в атмосферне повітря виділяється значна кількість газоподібних і пилоподібних фтористих сполук.
Повітряні викиди підприємств нафтовидобувної та нафтохімічної промисловості містять велику кількість вуглеводнів, сірководню і погано пахнуть газів. Викид в атмосферу шкідливих речовинна нафтопереробних заводах відбувається головним чином через недостатню герметизацію обладнання. Наприклад, забруднення атмосферного повітря вуглеводнями та сірководнем відзначається від металевих резервуарів сировинних парків для нестабільної нафти, проміжних та товарних парків для легкових нафтопродуктів.
Виробництво цементу та будівельних матеріалів може бути джерелом забруднення атмосфери різним пилом. Основними технологічними процесами цих виробництв є процеси подрібнення та термічна обробка шихт, напівфабрикатів та продуктів у потоках гарячих газів, що пов'язано з викидами пилу в атмосферне повітря.
До хімічної промисловості належить велика група підприємств. Склад їх промислових викидів дуже різноманітний. Основними викидами від підприємств хімічної промисловості є окис вуглецю, оксиди азоту, сірчистий ангідрид, аміак, пил від неорганічних виробництв, органічні речовини, сірководень, сірковуглець, хлористі сполуки фтористі сполуки та ін. Джерелами забруднення атмосферного повітря в сільських , промислові комплекси від виробництва м'яса, енергетичні та теплосилові підприємства, пестициди, що застосовуються в сільському господарстві. У районі розташування приміщень для утримання худоби та птиці в атмосферне повітря можуть надходити і поширюватися на значну відстань аміак, сірковуглець та інші гази, що погано пахнуть.
До джерел забруднення атмосферного повітря пестицидами відносяться склади, протруювання насіння і самі поля, на які в тому чи іншому вигляді наносяться пестициди та мінеральні добрива, а також бавовноочисні заводи.
Зміг - аерозоль, що складається з диму, туману та пилу, один із видів забруднення повітря у великих містах та промислових центрах. Зміг може утворюватися практично за будь-яких природних та кліматичних умов у великих містах та індустріальних центрах із сильним забрудненням повітря. Найбільш шкідливий зміг у теплі періоди року, у сонячну безвітряну погоду, коли верхні шари повітря досить теплі, щоб зупиняти вертикальну циркуляцію повітряних мас. Це часто зустрічається у містах, захищених від вітрів природними перешкодами, наприклад, пагорбами чи горами. Сам собою туман небезпечний для людського організму. Він стає шкідливим, тільки коли надзвичайно забруднений токсичними домішками.
37) Боротьба за чистоту атмосферного повітря нині стала найважливішим завданням вітчизняної гігієни. Це завдання вирішується шляхом законодавчих запобіжних заходів: планувальних, технологічних та санітарно-технічних.
Всі напрямки охорони атмосфери можна об'єднати у чотири великі групи:
1. Група санітарно-технічних заходів – споруда надвисоких димових труб, встановлення газопилоочисного обладнання, герметизація технічного та транспортного обладнання
2. Група технологічних заходів - створення нових технологій, заснованих на частково або повністю замкнутих циклах, створення нових методів підготовки сировини, що очищають його від домішок до залучення у виробництво, заміна вихідної сировини, заміна сухих способів переробки пилу мокрими, автоматизація виробничих процесів.
3. Група планувальних заходів – створення санітарно-захисних зон навколо промислових підприємств, оптимальне розташування промислових підприємств з урахуванням троянди вітрів, винесення найбільш токсичних виробництв за межі міста, раціональне планування міської забудови, озеленення міст.
4. Група контрольно-заборонних заходів – встановлення гранично допустимих концентрацій (ГДК) та гранично допустимих викидів (ГДВ) забруднюючих речовин, заборона виробництва окремих токсичних продуктів, автоматизація контролю за викидами.
До основних заходів щодо охорони атмосферного повітря належить група санітарно-технічних заходів. У цій групі важливим напрямом охорони повітря є очищення викидів у поєднанні з подальшою утилізацією цінних компонентів та виробництвом їх продукції. У цементній промисловості - це вловлювання цементного пилу та його використання для твердих покриттів доріг. У теплоенергетиці – уловлювання летючої золи та утилізація її у сільському господарстві, у промисловості будівельних матеріалів.
При утилізації уловлених компонентів виникають два види ефекту: екологічний та економічний. Екологічний ефект полягає у зниженні забруднення довкілля під час використання відходів проти застосуванням первинних матеріальних ресурсів. Так, при виробництві паперу з макулатури або використання металобрухту у сталеплавильному виробництві забруднення атмосфери зменшується на 86%. Економічний ефект утилізації уловлених інгредієнтів пов'язаний з появою додаткового сировинного джерела, що має, як правило, більш сприятливі економічні показникипорівняно з відповідними показниками виробництва із природної сировини. Так, виробництво сірчаної кислоти з газів кольорової металургії порівняно з виробництвом із традиційної сировини (природної сірки) у хімічній промисловості має нижчу собівартість та питомі капітальні вкладення, більш високий річний прибуток та рентабельність.
До найбільш ефективних способів очищення газів від газових домішок відносяться три: абсорбція рідиною, адсорбція твердою речовиною та каталітичне очищення.
В абсорбційних способах очищення використовуються явища різної розчинності газів у рідині та хімічні реакції. У рідині (зазвичай воді) використовуються такі реагенти, що утворюють із газом хімічні сполуки.
Адсорбційні методи очищення засновані на здатності дрібнопористих адсорбентів (активного вугілля, цеолітів, простих стекол та ін.) уловлювати з газів за відповідних умов шкідливі компоненти.
Основу каталітичних методів очищення становлять каталітичні перетворення шкідливих газоподібних речовин на нешкідливі. До цих методів очищення відносяться інерційна сепарація, електричне осадження та ін. При інерційній сепарації осадження зважених твердих частинок відбувається завдяки їхній інерції, що виникає при зміні напрямку або швидкості потоку в апаратах, які називаються циклонами. Електричне осадження засноване на електричному тяжінні частинок до зарядженої (осаджувальної) поверхні. Електричне осадження реалізується у різних електрофільтрах, у яких, зазвичай, зарядка і осадження частинок відбувається разом.
Людина забруднює атмосферу вже тисячоліттями, проте наслідки вживання вогню, якою користувався весь цей період, були незначними. Доводилося миритися з тим, що дим заважав подиху, і що сажа лягала чорним покривом на стелі та стінах житла. Тепло, що виходить, було для людини важливіше, ніж чисте повітря і не закопчені стіни печери. Це початкове забруднення повітря не становило проблеми, бо люди мешкали тоді невеликими групами, займаючи непомірно велике незаймане природне середовище. І навіть значне зосередження людей на порівняно невеликій території, як це було в класичній старовині, не супроводжувалося ще серйозними наслідками.
Так було аж до початку ХІХ століття. Лише за останні сто років розвиток промисловості "обдарував" нас такими виробничими процесами, наслідки яких спочатку людина ще не могла собі уявити. Виникли міста-мільйонери, зростання яких зупинити не можна. Все це результат великих винаходів та завоювань людини.
В основному існують три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел загалом, забруднення повітря дуже відрізняється залежно від місця. Зараз загальновизнано, що найбільше забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднення - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітроксили азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів. Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, які у атмосферу, і вторинні, є результатом перетворення останніх. Так, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали сульфату амонію. Подібним чином, внаслідок хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами та компонентами атмосфери утворюються інші вторинні ознаки. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні та хімічні підприємства, котельні установки, що споживають понад 170% твердого та рідкого палива, що щорічно видобувається. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є:
- а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітря він потрапляє внаслідок спалювання твердих відходів, з вихлопними газами та викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менше ніж 1250 млн.т. Оксид вуглецю є з'єднанням, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери і сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.
- б) Сірчистий ангідрид. Виділяється у процесі згоряння сірку палива, що містить, або переробки сірчистих руд (до 170 млн.т. на рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. Тільки у США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду становила 65 відсотків загальносвітового викиду.
- в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисненні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств відзначається при низькій хмарності та високій вологості повітря. Листові платівки рослин, що ростуть на відстані менше 11 км. від таких підприємств зазвичай бувають густо усеяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу 1десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.
- г) Сірководень та сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства з виробництва штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, і навіть нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами зазнають повільного окислення до сірчаного ангідриду.
- д) Оксиди азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту та нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що у атмосферу, становить 20 млн.т. на рік.
- е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства із виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторвмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводню або пилу фториду натрію та кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
- ж) Сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, що містять хлор, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору та пари соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук та їх концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну та при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу важких різних металів та отруйних газів. Так, у розрахунку на 11 т. 0передільного чавуну виділяється крім 12,7 кг. 0сірчистого газу та 14,5 кг. 0пилових частинок, що визначають кількість сполук миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пари ртуті та рідкісних металів, смоляних речовин та ціаністого водню.
Існує два основних джерела забруднення атмосфери: природний та антропогенний.
Природне джерело - це вулкани, курні бурі, вивітрювання, лісові пожежі, процеси розкладання рослин та тварин.
Антропогенні, переважно ділять на три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел загалом, забруднення повітря дуже відрізняється залежно від місця.
Зараз загальновизнано, що найбільше забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднення - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частинки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів.
За даними вчених (1990 р), щорічно у світі в результаті діяльності в атмосферу надходить 25,5 млрд. т оксидів вуглецю, 190 млн. т. оксидів сірки, 65 млн. т. оксидів азоту, 1,4 млн. т. хлорфторвуглеців (фреонів), органічні сполуки свинцю, вуглеводні, у тому числі канцерогенні (що викликають захворювання на рак) Захист атмосфери від промислових забруднень. / За ред. С. Калверта та Г. Інглунда. - М: «Металургія», 1991., с. 7..
Найбільш поширені забруднювачі атмосфери надходять до неї в основному у двох видах: або у вигляді завислих частинок (аерозолів), або у вигляді газів. За масою левову частку - 80-90 відсотків - всіх викидів в атмосферу через діяльність людини складають газоподібні викиди. Існують 3 основні джерела утворення газоподібних забруднень: спалювання горючих матеріалів, промислові виробничі процеси та природні джерела.
Розглянемо основні шкідливі домішки антропогенного походження. Грушко Я.М. Шкідливі органічні сполуки у промислових викидах у повітря. - Ленінград.: "Хімія", 1991., С. 15-27.
- - Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітря він потрапляє внаслідок спалювання твердих відходів, з вихлопними газами та викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менше 1250 млн. т. Оксид вуглецю є з'єднанням, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери та сприяє підвищенню температури на планеті, та створенню парникового ефекту.
- - сірчистий ангідрид. Виділяється у процесі згоряння сірковмісного палива чи переробки сірчистих руд (до 170 млн. т. на рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. Тільки США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду становило 65 % загальносвітового викиду.
- - Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисненні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств відзначається при низькій хмарності та високій вологості повітря. Листові платівки рослин, що ростуть на відстані менше 11 км. від таких підприємств зазвичай бувають густо усеяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової та чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.
- - Сірководень та сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства з виробництва штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, і навіть нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами зазнають повільного окислення до сірчаного ангідриду.
- - Оксили азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту та нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксилів азоту, що у атмосферу, становить 20 млн. т. на рік.
- - З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства із виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторовмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводню або пилу фториду натрію та кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.
- - З'єднання хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, що містять хлор, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору та пари соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук та їх концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну та при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів та отруйних газів. Так, у розрахунку на 1 т. граничного чавуну виділяється крім 12,7 кг. сірчистого газу та 14,5 кг пилових частинок, що визначають кількість сполук миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пари ртуті та рідкісних металів, смоляних речовин та ціаністого водню.
Крім газоподібних забруднюючих речовин, в атмосферу надходить велика кількість твердих частинок. Це пил, кіптява і сажа. Велику небезпеку таїть забруднення природного середовища важкими металами. Свинець, кадмій, ртуть, мідь, нікель, цинк, хром, ванадій стали практично незмінними компонентами повітря промислових центрів.
Аерозолі - це тверді або рідкі частинки, що знаходяться у зваженому стані у повітрі. Тверді компоненти аерозолів часом особливо небезпечні для організмів, а й у людей викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розміраерозольних частинок становить 1-5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. км пилоподібних частинок штучного походження. Велика кількість пилових частинок утворюється у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведено у Додатку 3.
Основними джерелами штучних аерозольних забруднення повітря є ТЕС,які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові та сажові заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Найчастіше в їх складі виявляються сполуки кремнію, кальцію та вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молі а також азбест.
Постійними джерелами аерозольного забруднення є промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, що утворюються при видобутку корисних копалин або відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС.
Джерелом пилу та отруйних газів служать масові вибухові роботи. Так, внаслідок одного середнього за масою вибуху (250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис. куб. м. умовного оксиду вуглецю та понад 150 т. пилу.
Виробництво цементу та інших будівельних матеріалів є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - подрібнення та хімічна обробка напівфабрикатів та одержуваних продуктів у потоках гарячих газів завжди супроводжується викидами пилу та інших шкідливих речовин в атмосферу.
Основними забруднювачами атмосфери на сьогоднішній день є окис вуглецю та сірчистий газ (Додаток 2).
Але, звичайно, не можна забувати і про фреони, або хлорфторвуглеводнів. Саме їх більшість учених вважають причиною утворення про озонових дірок в атмосфері. Фреони широко використовуються у виробництві та в побуті як хладореагенти, піноутворювачі, розчинники, а також в аерозольних упаковках. А саме зі зниженням вмісту озону в верхніх шарахатмосфери медики пов'язують зростання кількості ракових захворювань шкіри. Відомо, що атмосферний озон утворюється внаслідок складних фотохімічних реакцій під впливом ультрафіолетових випромінювань Сонця. Хоча його зміст невеликий, його значення для біосфери величезне. Озон, поглинаючи ультрафіолетове випромінювання, захищає живе землі від загибелі. А фреони, потрапляючи в атмосферу, під дією сонячного випромінюваннярозпадаються ряд сполук, у тому числі окис хлору найбільш інтенсивно руйнує озон.
Промислові підприємства як джерела забруднення довкілля
Забруднюють навколишнє природне середовище промислові відходи підприємств металургійної, хімічної, нафтохімічної, машинобудівної та інших галузей промисловості, які викидають в атмосферу величезну кількість золи, сірчистих та інших шкідливих газів, що виділяються за різних технологічних виробничих процесів. Ці підприємства забруднюють водойми та підземні води, впливають на рослинний і тваринний світ. Чим же характеризуються зазначені галузі з точки зору охорони навколишнього природного середовища? Чорна та кольорова металургіяє найбільш забруднюючими виробництвами і займають перше місце за викидами отруйних речовин. Перед металургії припадає близько 40% загальноросійських валових викидів шкідливих речовин, зокрема по твердих речовин близько 26% і з газоподібним близько 34%. Підприємства чорної металургії є основними забруднювачами довкілля у містах і регіонах, де вони розташовані. Викид пилу з розрахунку на 1 т отриманого чавуну становить 4,5 кг, сірчистого газу - 2,7 кг та марганцю - 0,6... 0,1 кг. Разом з доменним газом в атмосферу викидаються з'єднання миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, а також пари ртуті, ціаністий водень та смолисті речовини. Допустима нормавикиду сірчистого газу за агломерації руди 190 кг на 1 т руди. На підприємствах галузі продовжує залишатися великий обсяг скидання у водоймища забруднених стічних вод, що мають у своєму складі хімічні речовини: сульфати, хлориди, сполуки заліза, важкі метали Ці скиди настільки великі, що перетворюють річки та водоймища в місцях їх розташування на «надзвичайно брудні». Підприємства чорної металургії скидають 12% забруднених стічних вод, що становить понад чверть усіх токсичних відходів російської промисловості. Обсяг скидання забруднених вод зріс у порівнянні з минулими роками на 8%. Найбільшими галузевими джерелами забруднення водних ресурсів стали Новолипецький, Магнітогорський, Золотоустівський, Саткінський металургійні комбінати. Підприємства чорної металургії впливають стан підземних вод через фільтруючі накопичувачі. Так, Новолипецький металургійний комбінат став джерелом забруднення підземних вод родонідами (до 957 ГДК), ціанідами (до 308 ГДК), нафтопродуктами та фенолами. Слід зазначити, що це галузь виробництва є джерелом забруднення грунту. За даними аерокосмічної зйомки, зона забруднення ґрунтового покриву простежується з відривом до 60 км від джерела забруднення. Основними причинами значних викидів та скидів забруднювачів, як пояснюють фахівці, є неповна оснащеність підприємств очисними установкамиабо їх неробочий стан (за різних причин). Лише половина стічних вод очищається до норми, а знешкодження газоподібних речовин становить лише близько 60% загального викиду. На підприємствах кольорової металургії, незважаючи на спад виробництва, скорочення шкідливих речовин, що забруднюють довкілля, не відбулося. Як зазначено вище, кольорова металургія продовжує залишатися лідером забруднення природи у Росії. Досить відзначити лише концерн «Норільський нікель» - основний постачальник кольорових та дорогоцінних металів, Який поряд з виробництвом металу постачає в атмосферу близько 12% валового скидання забруднюючих речовин усієї промисловості Росії. Крім того, діють підприємства "Южуралнікель" (Орськ); Середньоуральський мідеплавильний завод (Ревда); Ачинський глиноземний комбінат (Ачинськ); Красноярський алюмінієвий завод; Мідногірський мідно-сірчаний комбінат. Забруднення атмосфери цими підприємствами характеризується переважно викидами S02 (більше 80% сумарного викиду в атмосферу), СО (10,5%) та пилу (10,45%). Викиди в атмосферу впливають формування потоків хімічних речовин великі відстані. На підприємствах кольорової металургії великі обсяги стічних вод, які забруднені мінеральними речовинами, фторо-реагентами, що містять ціаніди, нафтопродукти, ксантогенати, солями важких металів (міді, свинцю, цинку, нікелю), а також миш'яком, фтором, сурм, хлоридами та ін. У ґрунтовому покриві, де розташовані підприємства, виявлено важкі метали, що перевищують ГДК у 2... 5 разів і більше. Наприклад, навколо Рудної Пристані (Приморський край), де розташований свинцевий завод, у ґрунтах радіусом 5 км спостерігається забруднення свинцем – 300 ГДК та марганцем – 2 ГДК. Немає жодної потреби наводити приклади інших міст. А тепер поставимо питання, яка зона забруднення повітряного басейну та земної поверхні від центру викидів забруднювачів. Наведемо вражаючий приклад досліджень, виконаний Екологічним фондом Росії про рівень впливу забрудненості підприємствами кольорової металургії на екосистеми. На рис. 2.3 показано зони зруйнованих екосистем від центру шкідливих викидів. Як очевидно з малюнка, конфігурація поля забруднення близька до кругової; вона може бути у вигляді еліпса та інших геометричних фігурзалежно від троянди вітрів. За отриманим (експериментальним шляхом) інтегральним коефіцієнтом безпеки (ІКС, %) встановлено такі зони порушення екосистем: - повне руйнування екосистем (техногенна пустка); - сильне руйнування екосистеми. Середня тривалість життя хвої (хвойного лісу) 1...3 роки замість 11...13 років. Відновлення хвойного лісу відсутнє; - Часткове порушення екосистем. Випадання сульфат-іону протягом доби дорівнює 3...7 кг/км2, кольорових металів – десятки грамів на 1 км2. Відновлення життя хвойного лісу дуже слабке; - Початкова стадія руйнування екосистем. Максимальні концентрації S02 становлять 0,4...0,5 кг/км2. Концентрації кольорових металів перевищують фонові значення; - Початкова стадія деградації екосистем. Видимих ознак ураження рослинності майже немає, однак у хвої ялин спостерігається фоновий стан важкими металами, що перевищує норму в 5... 10 разів.
Рис. 2.3. Збереження екосистем залежно від відстані до центру шкідливих викидів Дослідження показують, що в результаті безконтрольної діяльності металургійного заводу практично зруйновано природне середовище на великих площах. Знищено та пошкоджено ліси на площі близько 15 тис. га, а ознаки початкової стадії руйнування лісових екосистем було зафіксовано на 400 тис. га. Проведений аналіз забруднення цієї території дозволив встановити швидкість руйнування екосистеми, що склала 1...1,5 км/рік. Що ж буде далі за таких показників? Вся жива природа на відстані до 30 км від заводу (по троянді вітрів) може повністю деградувати протягом 20...25 років. Тяжкі метали шкідливо впливають не тільки на водоймища, але і на звичайні гриби, ягоди та інші рослини, токсичність яких досягає 25 ГДК, і вони стають зовсім не придатними для вживання в їжу. Забруднення водойм, що знаходяться поруч із заводом, становить понад 100 ГДК. У житлових районах міста концентрація S02, оксидів азоту та важких металів перевищує гранично допустимий рівеньу 2... 4 рази. Звідси захворюваність населення на хвороби ендокринної системи, крові, органів почуттів та шкіри. Цікавим є і такий факт. На околицях заводу першу колонію кротів виявлено на відстані 16 км від центру викидів, відлови польок мали місце не ближче 7... 8 км. Причому цих відстанях тварини живуть постійно, лише заходять тимчасово. Це означає, що біогеоценоз зі збільшенням антропогенної навантаження хіба що спрощується насамперед з допомогою випадання чи різкого скорочення консументів. Таким чином кругообіг вуглецю (та інших елементів) стає двочленним: продуценти – редуценти. На підприємствах хімічної та нафтохімічної промисловості вже сам характер сировини говорить про їх негативний вплив на навколишнє середовище, оскільки йдеться про виробництво пластмас, синтетичних барвників, синтетичного каучуку, технічного вуглецю. За даними доповіді, в атмосферу лише у 2000 р. цими галузями було викинуто понад 427 тис. т забруднених речовин, а обсяг токсичних відходів збільшився і становить понад 13 млн т. Це 11% від обсягу токсичних відходів, що утворилися протягом року у промисловості Росії. Підприємства хімічної та нафтохімічної промисловості викидають різноманітні отруйні речовини (СО, S02, тверді речовини, оксиди азоту), більшість з яких є небезпечними для організму людини. Це впливає на гідрохімічному стані водних об'єктів. Так, наприклад, води річки Біла (вище за м. Стерлітамак, Башкирія) відносяться до III класу шкідливості (або просто брудні). Майже те саме відбувається і з водами річки Оки після скидів заводами м. Дзержинська (Нижегородська обл.), в яких містяться елементи метанолу, ціаніду, формальдегіду. Таких прикладів можна навести безліч. Забруднюють не лише поверхневі води, а й підземні, що унеможливлює використання водоносних горизонтів для питного водопостачання. Забруднення підземних вод важкими металами, метанолом, фенолом перевищують ГДК до сотень тисяч разів. Навколо підприємств хімічної промисловості (точніше міст) забруднюється і ґрунт, як правило, у радіусі до 5...6 км. З 2,9 км3 стічних вод на частку забруднених припадає близько 80%, що говорить про вкрай неефективну роботу очисних споруд. До складу стічних вод входять сульфати, хлориди, сполуки фосфору та азоту, нафтопродукти, а також специфічні речовини, такі як формальдегід, метанол, бензол, сірководень, сірковуглець, сполуки важких металів, ртуть, миш'як та ін. Промисловість будівельних матеріалів охоплює широкий спектр підприємств не тільки цементних заводів, а й заводів з виготовлення залізобетонних виробів, різних керамічних та полімерних виробів, заводів з виробництва асфальтобітумної суміші, бетону та розчину. Технологічні процесицих виробництв пов'язані переважно з подрібненням і термічним обробленнямшихт (на цементних заводах), розвантаженням цементу та приготуванням напівфабрикатів. У процесі отримання виробів та матеріалів в атмосферне повітря надходить пил, різні гази, а каналізаційні мережі - неочищені стічні води. Експлуатовані в даний час в Росії асфальтозмішувальні установки різної потужності викидають в атмосферу від 70 до 300 т завислих хімічних речовин на рік. Установки викидають у повітря канцерогенні речовини. Очисне обладнання, за даними доповіді про охорону навколишнього середовища, на жодній з них не працює або не задовольняє технічний стан.
Завантаження...