Загрязнение атмосферы. Жидкие и твердые примеси

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

"Загрязнение атмосферы. Жидкие и твердые примеси"

Введение

Проблема чистоты атмосферы не нова. Она возникла вместе с появлением промышленности и транспорта, работающих на угле, а затем на нефти. С каждым годом увеличивается в геометрической прогрессии численность населения нашей планеты, а значит, потребности людей возрастают. Отходы фабрик и заводов, сельское хозяйство, транспорт и многое другое прямо или косвенно влияют на состав воздуха вместе с загрязнителями природного характера.

Загрязнение атмосферы. Источники загрязнений.

Атмосферный воздух - один и важнейших жизнеобеспечивающих природных компонентов на Земле - представляет собой смесь газов и аэрозолей приземной части атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции планеты, деятельности человека и находящуюся вне пределов жилых, производственных и иных помещений. Последние полученные обобщения подтвердили чрезвычайную значимость атмосферы в функционировании биосферы и высокую ее чувствительность к различного рода загрязнениям. Именно загрязнения приземного слоя атмосферы - это самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на растения, животных, микроорганизмы; на все трофические цепи и уровни; на качество жизни человека; на устойчивое функционирование экосистем и биосферы в целом. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия компонентов биосферы, гидросферы и литосферы вблизи поверхности Земли.

Загрязнение атмосферы - это привнесение в атмосферу или образование в ней физико-химических соединений, агентов или веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами. Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусственное происхождение. Естественными источниками служат, прежде всего, вулканические выбросы, лесные и степные пожары, пыльные бури, дефляция, морские штормы и тайфуны. К антропогенным относят промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетику, сельское хозяйство и т.д.

Естественные источники.

Естественными источниками загрязнений атмосферного воздуха служат, прежде всего, вулканические выбросы, лесные и степные пожары, пыльные бури, дефляция, морские штормы и тайфуны. Эти факторы не оказывают отрицательного воздействия на природные экосистемы, за исключением широкомасштабных катастрофических природных явлений. Извержение вулкана Кракатау в 1883 году, когда в атмосферу было выброшено 18 км 3 тонко измельченного теплового материала; в 1912 г. произошло извержение вулкана Катмай на Аляске, где было выброшено 20 км 3 рыхлых продуктов. Пепел этих извержении распространился на большую часть поверхности Земли и вызвал уменьшение притока солнечной радиации на 10 и 20% соответственно, что привело к понижению среднегодовой температуры на 0,5' С в северном полушарии на протяжении трех лет после извержений. атмосфера загрязнение выброс

Источником запыленности атмосферы также могут быть крупные лесные пожары; например, в 1915 г. в Западной Сибири площадь лесных пожаров составила примерно 1,5 млн. км 3, а дым от них распространился на площади до 6 млн. км 3, что также привело к значительному уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности, что, в свою очередь, вызвало запоздание созревания зерновых на 10-15 дней против обычных сроков.

Следует учитывать воздействие на атмосферу космических тел в виде комет, метеоритов, болидов и т. п. Тунгусское событие 1908 г. показывает, что оно может быть очень интенсивным и иметь глобальный характер.

Твердые аэрозоли могут поступать в атмосферу и за счет извержений грязевых вулканов. Интенсивность аэрозольных потоков Керченского потока не уступает классическим вулканам Камчатки. Результатом современной флюидной деятельности могут быть сложные соединения типа предельных и непредельных полициклических ароматических углеводородов, сульфитов карбонила, формальдегида, фенолов, цианидов, аминов. Метан и его гомологи зафиксированы в снеговом покрове над месторождениями углеводородов в Западной Сибири, Приуралье, на Украине.

Значительное загрязнение атмосферы природного происхождения вызывается пыльными бурями, образование которых связано с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности больших количеств пыли или песка, частиц верхнего слоя пересушенной почвы, не закрепленных корневой системой растений. Причинами их могут быть способствующие факторы, как природные - засуха, суховей, так и чрезмерная распашка или пахота с отвальными плугами, чрезмерный выпас скота. Пыльные бури характерны в основном для сухих степей, полупустынь и пустынь.

Антропогенные источники. Промышленность.

Среди отраслей промышленности особо токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия химической, нефтеперерабатывающей, черной и цветной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, производства строительных материалов и др. В 90-е годы в мире сжигалось ежегодно свыше 10 млрд. т условного топлива. Если принять ориентировочно, что при сжигании 1 кг топлива образуется около 10 м продуктов сгорания, то можно оценить общий выброс через дымовые трубы электро- и теплостанций и промышленных печей в атмосферу Земли: он составлял около 1014 м 3 или 105 км 3 продуктов сгорания в год. Тепловые электростанции являются источниками значительного спектра загрязнений; после сжигания в течение одного года 2, 1 млрд. т каменного и 0,8 млрд. т бурого угля в атмосферу выбрасывается 225 тыс. т мышьяка (годовое производство в мире всего 40 тыс. т), 255 тыс. т германия (годовое производство - 100 т), 153 тыс. т кобальта (производится 1,3 тыс. т). Предприятия черной металлургии выбрасывают пыль, газы - оксиды серы и металлов. При работе агломерационных фабрик в атмосферу поступают пыль и оксиды серы, предприятия химической промышленности загрязняют атмосферу диоксидом серы, фтористым водородом, хлором, оксидом азота. Заводы стройиндустрии выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. От нефтеперерабатывающих предприятий поступают углеводороды, сероводород, стирол, толуол, ацетон и многие другие газы.

Транспорт.

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно 5 %), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода (в США его доля в общей массе составляет около 70 %), углеводороды (примерно 19 %) и оксиды азота (около 9 %). Оксид углерода (CO) и оксиды азота (N0x) поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnСm) поступают как вместе с выхлопными газами (что составляет примерно 60 % от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %), топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10 %).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Так, в атмосферный воздух Москвы ежегодно поступает 1290 тыс. т загрязняющих веществ, из них более 70 % приходится на автотранспорт. В среднем на каждого жителя Москвы приходится по 120 кг загрязнителя в год. Есть приблизительные данные, приведенные: один автомобиль (их на Земле около 220 млн.), проходя в год около 15 тыс. км, потребляет около 4 т кислорода, от 2 до 3 т топлива и выбрасывает в окружающую среду 3250 кг диоксида углерода, 530 кг оксида углерода, 27 кг оксида азота и 10 кг резиновой пыли. Пассажирский авиалайнер за один перелет через Атлантику сжигает более 35 т кислорода, который содержится в 120 тыс. м 3 воздуха.

Последствия загрязнений. Нарушение озонового слоя.

В 80-х годах появились сообщения о региональных снижениях содержания озона в стратосфере. Особенно заметной стала сезонно пульсирующая озоновая дыра над Антарктидой площадью более 10 млн км 2, где содержание О 3 за 80-е годы уменьшилось почти на 50%. Позднее "блуждающие озоновые дыры", правда, меньшие по размеру и не с таким значительным снижением, стали наблюдаться в зимнее время и в Северном полушарии, в зонах стойких антициклонов - над Гренландией, Северной Канадой и Якутией. Средняя скорость глобального уменьшения за период с 1980 по 1995 г. оценена в 0,5-0,7% в год.

Поскольку ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей наземной биоты и для здоровья людей, эти данные привлекли пристальное внимание ученых, а затем и всего общества. Был высказан ряд гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении озоновых дыр. Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов и радикалов, способных чрезвычайно активно присоединять атомарный кислород.

Занос активных галогенов в верхние слои атмосферы опосредован летучими хлорфторуглеродами (ХФУ) типа фреонов (смешанные фторохлориды метана и этана, например, фреон-12 - дихлордифторметан, CF2CI2), которые, будучи в обычных условиях инертными и нетоксичными, под действием коротковолновых ультрафиолетовых лучей в стратосфере распадаются. Вырвавшись "на свободу", каждый атом хлора способен разрушить или помешать образованию множества молекул озона. Хлорфторуглероды обладают рядом полезных свойств, обусловивших широкое их применение в холодильных установках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, огнетушителях и т.д. Были приняты международные соглашения, обязывающие стран-участниц сократить использование ХФУ. Но расширение других областей применения ХФУ снова привело к росту их мирового производства. Переход промышленности к новым озоносберегающим технологиям связан с большими финансовыми затратами. В последние десятилетия появились и другие, чисто технические пути заноса активных разрушителей озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы сверхзвуковых самолетов, запуски ракет и космических кораблей многоразового использования. Не исключено, что часть наблюдаемого ослабления озонового экрана Земли связана не с техногенными выбросами, а с вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми изменениями климата.

Парниковый эффект и изменение климата.

Техногенное загрязнение атмосферы в определенной степени связано с изменениями климата. Речь идет не только о вполне очевидной зависимости мезоклимата промышленных центров и их окрестностей от теплового, пылевого и химического загрязнения воздуха, но и о глобальном климате.

С конца XIX в. по настоящее время наблюдается тенденция повышения средней температуры атмосферы: за последние 50 лет она повысилась приблизительно на 0,7°С. Главным фактором является уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности земли, т.е. усиление парникового эффекта. Парниковый эффект создается увеличением концентрации ряда газов - СО 2, СО, СН 4, NOх, ХФУ и др., названных парниковыми газами.

Тенденции глобального потепления придается очень большое значение. Вопрос о том, произойдет оно или нет, уже не стоит. При существующем уровне выбросов парниковых газов средняя глобальная температура в нашем столетии повышается со скоростью 0,25°С за 10 лет. Ее рост к концу XXI в., по разным сценариям может составить от 1,5 до 4°С. В северных и средних широтах потепление скажется сильнее, чем на экваторе. Изменения климата могут иметь катастрофический характер. Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков на планете. Уровень Мирового океана за счет таяния льдов может повыситься к 2050 г. на 30 - 40 см, а к концу столетия - от 60 до 100 см. Это создаст угрозу затопления значительных прибрежных территорий.

Кислотные осадки.

По ряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредных эффектов, атмосферным загрязнителем номер один считают диоксид серы. Он образуется при окислении серы, содержащейся в топливе или в составе сульфидных руд. В связи с увеличением мощности высокотемпературных процессов, переводом многих ТЭС на газ и ростом парка автомобилей растут выбросы окислов азота, образующихся при окислении атмосферного азота. Поступление в атмосферу больших количеств SO2 и окислов азота приводит к заметному снижению рН атмосферных осадков.

Растворение кислот в атмосферной влаге приводит к выпадению "кислотных дождей". Показатель рН осадков в ряде случаев снижается на 2 - 2,5 единицы, т.е. вместо нормальных 5,6 - 5,7 до 3,2 - 3,7. Техногенная кислота, помимо прямого негативного действия на растения, животных и микрофлору увеличивает подвижность и вымывание почвенных катионов, вытесняет из карбонатов и органики почвы углекислый газ, закисляет воду рек и озер. Это приводит к неблагоприятным изменениям в водных экосистемах. На больших пространствах наблюдается деградация хвойных лесов, беднеет фауна водоемов.

Средства защиты и охрана атмосферного воздуха.

Из всего сказанного выше очевидно, какое большое значение приобретают работы по очистке воздуха и его охране. Этими вопросами занимаются во всех странах с развитой промышленностью, издаются специальные законы, принимаются постановления местными органами власти.

Эффективный путь снижения вредных выбросов в атмосферу - внедрение безотходных и малоотходных производств и технологических процессов, повышение эффективности действующих установок очистки воздуха, внедрение замкнутых воздушных циклов с частичной рециркуляцией воздуха. Промышленные агрегаты, особенно вновь вводимые, должны быть оборудованы пыле- и газоулавливающими средствами. Выбор того или иного типа оборудования зависит от вида пыли, ее физико-химических свойств, дисперсного состава и общего содержания в воздухе.

От характера протекания физико-химических процессов методы очистки промышленных отходов делят на следующие группы: промывка выбросов растворителями примеси (метод абсорбции), промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (метод хемосорбции); поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (метод адсорбции); поглощение примесей с применением катализаторов.

Более эффективно применять полностью или частично замкнутые воздушные циклы. Таким образом, загрязненный воздух удаляется от оборудования и из зоны дыхания рабочих. Пройдя через пылеуловители, он частично выбрасывается в атмосферу. Эффективность схем и методов очистки воздуха возрастает, если они являются составной частью технологического оборудования. Улавливание вредных для окружающей среды веществ позволяет сохранить ценные готовые продукты и сырье во многих отраслях промышленности.

В улучшении воздушной среды городов и поселков большое значение имеют архитектурные и планировочные мероприятия. Структура планировки должна способствовать улучшению микроклимата и защите воздушного бассейна. Необходимо учитывать основные источники загрязнения окружающей среды - промышленные объекты и установки, автомобильные дороги, аэропорты и аэродромы, железные дороги, телецентры, ретрансляторы, радиостанции, электростанции, ЛЭП, дискомфортные природно-климатические условия, организацию очистки и утилизацию отходов и т. д. В зависимости от вредности выбрасываемых в атмосферу веществ и степени их очистки в ходе технологического процесса промышленные предприятия делятся на пять классов. Для предприятий первого класса устанавливается санитарно-защитная зона шириной 1000 м, второго - 500, третьего - 300, четвертого - 100 и пятого - 50 м. В зоне допускается расположение пожарных депо, бань, прачечных, гаражей, складов, административно-служебных зданий, торговых помещений и т. д., но не жилых домов. Территория этих зон обязательно должна быть озеленена. Роль зеленых насаждений и лесопарковых массивов в городах многогранна. Зеленые насаждения являются биофильтром, отфильтровывают вредные примеси, радиоактивные частицы, поглощают шум.

Заключение

Загрязнение атмосферы наиболее опасная форма загрязнения окружающей среды, так как дыхание - основа жизни любого организма. Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.

Литература

1. Степановских А.С. С 79 Экология: Учебник для вузов. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 703 с.

2. Экология. Природа-Человек-Техника_Акимова, Кузьмин, Хаскин_Учебник_2001 -343с

3. Экология_Потапов А.Д_Учебник_2000 -448с

4. http://www.studfiles.ru/dir/cat17/subj306/file16809/view157543.html

Размещено на Allbest.ru