Загрязнение атмосферы История вопроса До XIX века

Загрязнение атмосферы

История вопроса До XIX века загрязнение атмосферы не было экологической проблемой, т. к. единственным источником загрязнения было употребление огня, а его последствия были незначительны. Но за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

Проблема загрязнения атмосферы распространена по всему земному шару, но наиболее масштабна она в районах большого сосредоточения крупных городов и промышленных районов. К примеру по выбросу углерода в атмосферу лидируют США (1220 млн т), Россия ( 800 млн т) и Китай ( 600 млн т)

Основные источники загрязнения атмосферы Промышленность Бытовые котельные Транспорт

Основные вредные примеси Оксид углерода (CO 2) Сернистый ангидрид Оксиды азота Сероводород и сероуглерод Соединения хлора Соединения фтора

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОСА ПЫЛИ, МЛН. Т. /ГОД

Загрязнение атмосферы подвижными источниками В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. В США в целом по стране по крайней мере 40 % общей массы пяти основных загрязняющих веществ составляют выбросы подвижных источников.

Влияние диоксида серы и серного ангидрида на человека Диоксид серы (SO 2) и серный ангидрид (SO 3) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности. SO 2 - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0, 3 -1, 0 млн, а при концентрации свыше 3 млн SO 2 имеет острый раздражающий запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой (раздражитель более сильный, чем SO 2) уже при среднегодовом содержании 9, 04 -0, 09 млн. и концентрации дыма 150 -200 мкг/м 3 приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких, а при среднесуточном содержании SO 2 0, 2 -0, 5 млн и концентрации дыма 500 -750 мкг/м 3 наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов.

Влияние оксидов азота на человека Оксиды азота, соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами, образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О 3), перекись водорода (Н 2 О 2), диоксид азота. Все окислители, в первую очередь ПАН и ПБН, сильно раздражают и взывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3 -4 мг/м 3) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться.

Доля загрязнения транспортом

Автотранспорт Как видно из диаграммы основной источник загрязнения атмосферы – автотранспорт. Автомобили выделяют в основном оксид углерода, углеводороды и оксиды азота. Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля 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.

Самолеты Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик, в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

Влияние оксида углерода на человека Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн к смерти. Объясняется это тем, что СО исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином ( красными кровяными тельцами). При соединении образуется карбоксигемоглобин, повышенное (сверх нормы, равной 0. 4%) содержание которого в крови сопровождается: а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени, б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга ( при содержании 2 -5%), в) изменениями деятельности сердца и легких ( при содержании более 5%), г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью ( при содержании 10 -80%).

Аэрозольное загрязнение атмосферы Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11 -51 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11 куб. км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.

Проблема озонового слоя. • • Не менее сложна в научном отношении экологическая проблема озонового слоя. Как известно, жизнь на Земле появилась только после того, как образовался охранный озоновый слой планеты, прикрывший ее от жестокого ультрафиолетового излучения. Многие века ничто не предвещало беды. Однако в последние десятилетия было замечено интенсивное разрушение этого слоя. Проблема озонового слоя возникла в 1982 году, когда зонд, запущенный с британской станции в Антарктиде, на высоте 25 - 30 километров обнаружил резкое снижение содержания озона. С тех пор над Антарктидой все время регистрируется озоновая "дыра" меняющихся форм и размеров. По последним данным на 1992 год она равна 23 миллионам квадратных километров, то есть площади, равной всей Северной Америке. Позднее такая же "дыра" была обнаружена над Канадским арктическим архипелагом, над Шпицбергеном, а затем и в разных местах Евразии, в частности над Воронежем. Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон не допускает опасное излучение до поверхности Земли. В случае уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли. Большинство ученых считают причиной образования так называемых озоновых дыр в атмосфере фреоны, или хлорфторуглеводороды. Применения азотных удобрений в сельском хозяйстве; хлорирование питьевой воды, широкое использование фреонов холодильных установках, для тушения пожаров, в качестве растворителей и в аэрозолях привело к тому, что миллионы тонн хлорфторметанов поступают в нижний слой атмосферы в виде бесцветного нейтрального газа. Распространяясь вверх, хлорфторметаны под действием УФ – излучения распадаются на ряд соединений, из которых окись хлора наиболее интенсивно разрушает озон. Также было установлено, что много озона уничтожается ракетными двигателями современных самолетов, летающих на больших высотах, а также при запусках космических кораблей и спутников. Для окончательного решения вопроса о причинах истощения озонового слоя необходимы детальные научные исследования. Другой цикл исследований нужен для выработки наиболее рациональных способов искусственного восстановления прежнего содержания озона в стратосфере. Работы в этом направлении уже начаты.

Проблема парникового эффекта. • • • До середины XX в. колебания климата сравнительно мало зависели от человека и его хозяйственной деятельности. За последние десятилетия это положение довольно резко изменилось. В результате антропогенной деятельности неуклонно увеличивается количество углекислого газа (CO 2) в атмосфере, что приводит к усилению парникового эффекта и способствует повышению температуры воздуха у земной поверхности. Изменение средней температуры воздуха непосредственно связано с изменением площади снежного и ледяного покровов (морские полярные льды, сезонный снежный покров континентов, ледники и континентальные оледенения Антарктиды и Гренландии). Режим льдов зависит от прихода солнечной радиации, температуры воздуха в теплое и холодное время года. По расчетам специалистов, активное таяние арктических морских льдов начнется при повышении средней температуры воздуха в Северном полушарии примерно на 2°С. Климатические изменения влияют на режим осадков. Потепление приводит к увеличению испарения с поверхности океанов и, следовательно, к росту количества осадков, выпадающих на земную поверхность. Расчеты по специальным моделям теории климата показывают, что возрастание массы CO 2 в атмосфере увеличивает суммарную величину испарения и осадков. Изменение климата неминуемо сказывается и на уровне Мирового океана. Высказываются предположения, что западная часть Антарктического ледяного щита неустойчива и может разрушиться (при быстром потеплении) в течение нескольких десятилетий, что повысит уровень океана примерно на 5 м и приведет к затоплению значительных участков земной поверхности. Согласно оценкам экспертов, глобальная средняя температура воздуха увеличилась за столетие на 0. 3 -0. 6° С, а уровень Мирового океана поднялся на 10 -20 см. Предполагается, что к середине либо к концу будущего столетия концентрация CO 2 в атмосфере увеличится вдвое, а обусловленный этим темп увеличения среднегодовой температуры воздуха составит около 0. 2 -0. 3°С за 10 лет. По расчетам, наиболее вероятное повышение уровня Мирового океана к 2030 г. составит 14 -24 см. Ожидается, что уровень океана будет подниматься в начале XXI в. в 5 -10 раз быстрее, чем в последнем столетии.

Проблема кислотных осадков. • • • Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается около 200 млн. твердых частиц (пыль, сажа, и др. ), 200 млн. т. сернистого газа (SO 2), 700. млн. т. оксида углерода , 150. млн. т. оксидов азота, что в сумме составляет более 1 млрд. т. вредных веществ. Кислотные дожди (или, более правильно), кислотные осадки, так как выпадение вредных веществ может происходить как в виде дождя, так и в виде снега, града, наносят экологический, экономический и эстетический ущерб. В результате выпадения кислотных осадков нарушается равновесие в экосистемах. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие снижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие; ржавеют металлические конструкции; разрушаются здания, сооружения, памятники архитектуры и т. д. Диоксид серы адсорбируется на листьях, проникает внутрь и принимает участие в окислительных процессах. Это влечет за собой генетические и видовые изменения растений. Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу, переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде “кислых дождей” на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Одна из причин гибели лесов во многих регионах мира – кислотные дожди. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Болезни, вызываемые загрязнением атмосферы В основном загрязнение атмосферы вызывает такие болезни как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.

Шумы относятся к числу вредных для человека загрязнений атмосферы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными спектрами менее раздражительны, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 30005000 Гц.

Влияние шумов на человека Работа в условиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха, которое постепенно развивается в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 145 -140 д. Б возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 д. Б, то начинает вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног, появляются боль в ушах и голове, крайняя усталость и раздражительность; при уровне шума свыше 160 д. Б может произойти разрыв барабанных перепонок. Однако шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервную систему человека, работу сердца, служит причиной многих других заболеваний. Одним из наиболее мощных источников шума являются вертолеты и самолеты, особенно сверхзвуковые.

Влияние загрязнения атмосферы на человека Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0, 010. 1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.

Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они : ØТоксичны по своей химической или физической природе ØСлужат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт ØСлужат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

Пути решения проблемы Загрязнение атмосферы – важная проблема, требующая скорейшего решения. Это понимают во всех странах и предпринимают различные действия для сокращения загрязнения атмосферы. ØНа многих предприятиях устанавливают очистительные фильтры, значительно сокращающие количество выбросов в атмосферу вредных веществ ØВ некоторых государствах промышленные предприятия переносят подальше от крупных городов, где и так велика концентрация загрязнения ØВо многих странах ( например в США ) создают так называемые системы движения в режиме « зелёной волны » , существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках, и призванные сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах