В результате чего происходит загрязнение атмосферы. Атмосферное загрязнение воздуха

Атмосферный воздух - один из 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.

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. 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.

Довольно значительным бывает на первый взгляд безобидное загрязнение атмосферного воздуха морской водой в прибрежных к морям зонах при сильных штормах и тайфунах. Увлажненный морской водой воздух перемещается на берега и после испарения воды происходит выпадение солей на почвенную поверхность и растительность, откуда они могут поступить в трофические цепи. 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.

Однако в последние десятилетия антропогенные загрязнения и воздействия на атмосферу стали преобладать над естественными как по частоте, так и по характеру, а главное, по масштабу проявления приобретая постепенно глобальный характер. К основным источникам загрязнения относят промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетику, сельское хозяйство и др. Среди отраслей промышленности особо токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия химической, нефтеперерабатывающей, черной и цветной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной, производства строительных материалов и др.

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.

Загрязнение атмосферы, видимо, наиболее опасная форма загрязнения окружающей среды, так как дыхание - основа жизни любого организма. Химические вещества, проникая в ткани растения, нарушают обмен веществ, структуру листьев и побегов.

Так, на севере и востоке Франции ежегодно в результате загрязнения атмосферы погибает около 400 деревьев, 30 тыс. травянистых растений, 8 тыс. голов молодняка животных, 800 взрослых животных диких и домашних). У птиц, гнездящихся вблизи индустриальных районов, интенсивность размножения снижается на 35 %.

Кислотные или кислые осадки. Дождь или снег, а иногда и туман имеют рН < 5,6. Выпадение кислотных осадков связано исключительно с антропогенным загрязнением атмосферы выбросами диоксида серы и оксидов азота (ежегодно объем мировых выбросов более 252 млн. т). От этого в различных регионах мира погибают леса на площади более 31 млн. га. Значительно снижается под воздействием кислотных осадков урожайность некоторых сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, и др.) - в среднем на 20 - 30 %.

Можно описать такую последовательность этого процесса по данным исследований шведских ученых: при рН = 6,0 гибнут ракообразные, улитки, моллюски; при рН = 5,9 -лосось, форель, плотва; при рН = 5,8 - восприимчивые к кислотному загрязнению насекомые, фито- и зоопланктон; при рН = 5,6 - сиг, хариус; при рН = 5,1 - окунь и щука; при рН = 4,5- угорь и голец.

Выброс твердых частиц в атмосферу. Переход теплоэнергетики на сжигание низкокачественного высокозольного твердого топлива увеличивает количество золошлаковых отходов, усложняя систему очистки продуктов сгорания от мелких частиц золы, выбрасываемых в атмосферу через дымовую трубу, и увеличивает выброс частиц в атмосферу.

Обычно зола топлива не содержит токсичных веществ. Однако в золе донецких антрацитов присутствует незначительное количество мышьяка, в золе экибастузских углей - диоксид кремния, в золе канскоачинских углей и прибалтийских сланцев - свободный оксид кальция.

Концентрация твердых частиц в потоке продуктов сгорания зависит от свойств топлива и способа его сжигания.

Сильно загрязняют атмосферу твердыми частицами и другие отрасли промышленности. Например, большие выбросы происходят при проведении открытых горных работ, открытой добыче сырья, при производстве строительных материалов. Образующееся в карьере при взрывных работах облако пыли и газов распространяется на расстояние до 10-12 км. Кроме того, сдуваемая с отвалов пыль осаждается на почву, уменьшая ее плодородие.

Оксиды азота. Фотохимический смог. Оксиды азота , монооксид NO и диоксид N0 2 образуются при сжигании всех видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека.

Высокие концентрации оксидов азота локализуются вблизи источников выбросов и приводят к появлению смога.

Смог - сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах, обусловленное застаиванием больших масс воздуха. Существует два типа смога:

Густой туман с примесью дыма и газовых отходов производства;

Пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенной физико-географической обстановке: наличия в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов, озона и других загрязнителей в условиях интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздушных масс в приземном слое.

На формирование смога влияют природные факторы: температурная инверсия, которая присуща любому крупному городу; ветер, инсоляция, влажность.

По своему физиологическому воздействию на человеческий организм фотохимический смог крайне опасен, особенно для дыхательной и кровеносной систем; при воздействии смога возникает стойкая неспособность крови к усвоению и переносу кислорода.

В образовании фотохимического смога участвуют многие загрязнители воздуха, среди которых N0 и N0 2 представляют особую опасность.

Автомобильный транспорт, использующий этилированный бензин, является также основным источником выброса высокотоксичных соединений свинца. В 1 л такого бензина содержится до 0,4 г свинца.

По данным ЮНЕСКО , из атмосферы ежегодно поступает в моря и океаны до 200 тыс. т свинца.

Одним из наиболее токсически опасных выбросов в атмосферу является бенз(а)пирен (С 20 Н 2). Это вещество имеет свойство накапливаться в организме и способствует развитию онкологических заболеваний, т. е. является канцерогеном. При сжигании природного газа при неправильном режиме может образовываться 1-10 мкг/100 м 3 6енз(а)пирена, а при сжигании мазута - 50-100 мкг/100 м 3 .

Монооксид углерода. В незагрязненном воздухе уровень содержание СО невелик. Важнейшим источником СО является автомобильный транспорт и ТЭС. В природе, однако, постоянно происходят процессы, приводящие к поглощению СО, который может окисляться в С0 2 атмосферным кислородом, но эта реакция протекает чрезвычайно медленно. Из воздуха удаляется СО, поглощаясь микроорганизмами почвы, диффундирует в стратосферу, откуда удаляется вступая в реакцию с реакционно-способными атомами и молекулами. По оценкам специалистов, среднее время пребывания СО в атмосфере составляет 6 месяцев.

Молекулы СО химически не активны, но обладают специфической способностью прочно связываться с гемоглобином крови - железосодержащим белком, выполняющим роль переносчика кислорода. Вследствие этого у человека, вдыхающего в течение нескольких часов воздух, содержащий, например, 0,1 % СО, на 60 % снижается нормальная способность крови снабжать организм кислородом. Это означает, что во столько же раз интенсивнее должно работать сердце. Поэтому, по мнению многих ученых-медиков, загрязнение воздуха СО способствует развитию сердечных недугов, что особенно часто наблюдается у курильщиков.

Курение, т. е. постоянное вдыхание СО, ухудшает умственную деятельность, мешает концентрации внимания. Выкуривая одну сигарету, человек вдыхает более 3600 различных химических соединений, включая монооксид углерода, формальдегид и диоксил азота. Маленькие дети, проживающие в квартирах, где кто-либо изчленов семьи постоянно курит, гораздо чаще болеют респираторными заболеваниями.

Соединения серы . Их относят к одним из самых вредных газов из числа наиболее распространенных загрязнителей воздуха. Наиболее опасным для жизни и здоровья людей является диоксид серы SO 2 , образующийся при сжигании топлива, который выбрасывается в атмосферу через различные дымовые трубы. Причем выбросы диоксида серы, обусловленные работой теплоэнергетических установок, сжигающих органическое топливо, превышают 100 млн. т в год. Если бы человечеству удалось уловить третью часть этих выбросов и получить из них товарную серу, то можно было бы закрыть все добывающие и перерабатывающие предприятия. Попадая в атмосферу, диоксид серы подрывает здоровье людей, угнетает животный и растительный мир, ускоряет коррозию и разрушение машин, механизмов, зданий и сооружений.

Водяные пары. Диоксид углерода. Одной из функций атмосферы является защита поверхности Земли от губительного действия коротковолнового излучения. Другая важная функция - поддержание относительно постоянной и умеренной температуры на поверхности нашей планеты. За сохранение благоприятных температурных условий у поверхности Земли ответственны главным образом два компонента атмосферы - диоксид углерода и вода.

Большая часть этого излучения задерживается С0 2 и Н 2 0, поглощающими его в инфракрасной области, тем самым эти компоненты не дают рассеиваться теплу и поддерживают пригодную для жизни равномерную температуру у поверхности Земли. Пары Н 2 0 играют важную роль в поддержании температуры атмосферы в ночное время, когда земная поверхность излучает энергию в космическое пространство и не получает солнечной энергии. В пустынях с очень засушливым климатом, где концентрация паров воды чрезвычайно мала, днем невыносимо жарко, зато ночью очень холодно.

В настоящее время общепризнано, что климат формируется в результате воздействия чрезвычайно сложных взаимосвязанных факторов, среди которых существенная роль отводится С0 2 , способствующего возникновению «парникового эффекта». Диоксид углерода действует, как стекло или полиэтиленовая пленка в парниках, поэтому это действие называют «парниковым эффектом».

Этот эффект, который иногда еще называют тепличным, отраженным, можно охарактеризовать, как постепенное потепление климата на нашей планете в результате увеличения концентрации в атмосфере антропогенных примесей (диоксида углерода, метана, ок-сида азота, озона, фреонов). Эти примеси препятствуют длинноволно-вому тепловому излучению с земной поверхности. Часть этого поглощенного теплового излучения атмосферы возвращается обратно к земной поверхности.

К отрицательным последствиям глобального потепления климата следует отнести повышение уровня Мирового океана за счет таяния материковых и горных ледников, морских льдов, теплового расширения океана и т. п. Экологические последствия этого явления пока неясны в полной мере и поэтому сейчас ведутся интенсивные научные исследования, включающие в себя различного рода моделирование.

«Озоновые дыры » представляют собой значительные пространства в озоновом слое (экране) на высотах 20 - 25 км в атмосфере планеты с заметно пониженным (до 50 % и более) содержанием озона.

По наиболее известной в настоящее время гипотезе и по данным многочисленных международных экспедиций в Антарктиде предполагается, что кроме различных иных физико-географических факторов одним из основных является наличие в атмосфере значительного количества хлорфторуглеродов (фреонов). Последние имеют широкое применение в качестве хладагентов и различных химических материалов в аэрозольных упаковках и т. д. Всего в мире, включая фреоны, производится около 1300 тыс. т озоноразрушающих веществ.

Также установлено, что разрушению озона способствует интенсификация полетов сверхзвуковых летательных аппаратов, самолетов и многоразовых космических аппаратов. В целом же этот вид воздействия может привести к разрушению 10 % озонового слоя планеты. Однако установлено, что одновременно с истощением озонового слоя в стратосфере происходит увеличение концентрации озона в тропосфере, т. е. у поверхности Земли, но это не может компенсировать потери в верхних слоях атмосферы, так как его масса составляет всего 10 % от массы в озоносфере и в силу того, что озон более тяжелый, чем другие газы.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность, что создает опасность для жизненных процессов на Земле практически для всех живых организмов. По данным Всемирной организации здравоохранения, уменьшение содержания в атмосфере озона на 1 % приводит к увеличению кожных раковых заболеваний у людей на 6 %; происходит также угнетение иммунной системы человека. Кроме того, рост интенсивности ультрафиолетового излучения может привести к снижению урожайности значительного числа сельскохозяйственных культур (вследствие нарушения обмена веществ в них и воздействия микроорганизмов-мутантов), к гибели фитопланктона в океане, к нарушению глобального баланса диоксида углерода и кислорода с вытекающими всеми негативными последствиями.

Газы и аэрозоли , выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на земную поверхность способны загрязнить обширные территории и проникнуть при дыхании в живые организмы и в том числе человека. Аэрозоли подразделяют на первичные, выбрасываемые непосредственно из источников; вторичные, формирующиеся в атмосфере; летучие, способные к переносу на значительные расстояния; нелетучие - отлагающиеся на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов.

ПДК - это максимальное количество среднего вещества в окружающей среде, практически не влияющее отрицательно на живые организмы и в том числе человека. Это основные показатели, используемые для контроля качества воздуха и водной среды. Причем существует раздельное нормирование содержания вредных примесей в воздухе: в рабочей зоне и в населенных пунктах. Для каждого загрязняющего вещества установлены два норматива: ПДК мр. - максимально разовая и ПДК ср. с - среднесуточная.

Все более серьезным фактором становится радиоактивное заражение атмосферы , вызываемое работой атомных установок (реакторов ит. п.), ядерными взрывами, естественной радиоактивностью горных пород. Радиоактивные вещества (радионуклиды), проникают при ядерных взрывах в стратосферу, переносятся воздушными течениями имогут находиться в аэрозолях от 3 до 9 лет, а в нижних приземных слоях - до 3 месяцев. Постепенно с атмосферными осадками они выпадают на земную поверхность, а далее могут попасть через растения в трофические цепи со всеми вытекающими последствиями.

Источниками радиоактивности являются и многие вспомогательные сооружения и элементы (бассейны выдержки, системы продувки реактора, баки сброса радиоактивных протечек и др.), в некоторых из них также выделяются радиоактивные инертные газы.

Долговременное радиационное загрязнение создают обогатительные производства по подготовке ядерного «топлива»; в процессе переработки, например, урановых руд образуется огромное количеств о отходов - «хвостов». Главным же является не колоссальный объем отходов, а то, что они будут оставаться радиоактивными миллионы лет, когда никакого производства давно уже не будет, а загрязнение, в первую очередь атмосферного воздуха, будет продолжаться.

В последние годы в связи с ростом числа радио- и телепередающих станций, использующих ультракороткий диапазон радиоволн, широкое распространение радиотелефонов и другой радиотехники, а главное персональных ЭВМ и других электронных устройств иногда значительной мощности, появился еще один вид загрязнения, так называемый «электронный смог», заключающийся в высокой концентрации микроволн, которая способна оказывать негативное влияние на здоровье человека. Особо опасно действие электромагнитных излучений от линий электропередач: установлено отрицательное влияние излучений на биологические процессы в организмах, активность гормональных реакций, синтез генетического материала, поток химических веществ и т. д.

Перед человечеством стоит масштабная задача - сохранение воздушной оболочки, защищающей планету. Федеральный закон не случайно называет этот газовый слой «жизненно важным» компонентом, ведь газовая оболочка содержит воздух, который необходим нам для жизни. К сожалению, не все компоненты полезны и безопасны для здоровья. Причиной этого становится серьезная экологическая проблема - загрязнение атмосферы.

Источники загрязнения

Все процессы, происходящие на планете, оставляют свои следы в газовой оболочке. Неправильно думать, что загрязнение атмосферы началось после того, как человеческая цивилизация открыла для себя промышленные производства. Сегодня ученые точно знают, что защитная оболочка загрязнялась практически все время: первоначально - из-за естественных причин, впоследствии к ним добавились искусственные (антропогенные) причины.

Естественными источниками загрязнения атмосферы становятся природные явления, которые происходят независимо от участия или желания человека.

К ним относятся последствия:

• природных пожаров;
• вулканических извержений;
• песчаных и пыльных бурь.

Кроме того, воздух загрязняется разнообразными выделениями, которые появляются в результате жизнедеятельности растений и животных: пыльца, экскременты и т.п.

Антропогенные источники вызваны человеческой деятельностью, научными и промышленными достижениями.

Разновидности антропогенных источников:

• транспортные выхлопы;
• выбросы промышленных предприятий;
• использование химикатов в сельской промышленности.

Загрязнение воздуха производят не только крупные или мелкие производства. Каждый из нас является антропогенным источником загрязнения атмосферы. Ведь в быту мы используем большое количество веществ, относящихся к бытовой химии (синтетических моющих средств, аэрозолей, спреев и т.п.), которые после применения надолго остаются в атмосфере. Большой проблемой, требующей серьезного отношения, является также бытовой мусор, количество которого постоянно увеличивается.

Разнообразие антропогенных источников позволяет классифицировать их, взяв за основу вид, который имеет загрязнение.

К биологическим загрязнителям воздуха относят многочисленные микробы, грибы и вирусы, являющиеся источниками инфекционных заболеваний.

В группу химических загрязнителей входят различные химические вещества (оксиды азота и углерода, аммиак, металлы из группы тяжелых и т.п.).

Физическими загрязнителями являются физические процессы, сопровождающие работу механизмов (шум, вибрация, появление электромагнитных волн, тепловой выброс и т.п.).

Вещества, загрязняющие атмосферу

Большой вред наносят атмосфере вещества, которые появляются при сгорании разных материалов.

К основным загрязнителям воздуха относятся:

• углеводороды, имеющие газообразное состояние (метан и т.п.);
• азотные соединения (оксид, аммиак);
• соединения на основе серы (диоксид - серный ангидрид, триоксид - сернистый ангидрид);
• соединения на основе углерода (монооксид - угарный газ, диоксид - углекислый газ).

Кроме того, загрязняют атмосферу работающие двигатели и механизмы. При их использовании в воздух попадают частицы тяжелых металлов, а результатами атомного производства и проводимых разными странами испытаний ядерного оружия является выброс в атмосферу радиоактивных веществ.

Скопление в атмосфере большого количества загрязняющих веществ может вызвать отравление, привести к тяжелому заболеванию, изменить климат.

Как определяется степень загрязнения воздуха

В повседневной жизни мы не всегда можем своевременно определить, насколько безопасным является воздух за окном. Не все загрязнители имеют запах, в некоторых случаях люди не связывают плохое самочувствие с состоянием газового слоя.

Постоянный контроль за качеством воздуха осуществляют специалисты-экологи.

В своей работе они руководствуются установленными нормами:

• стандартным индексом загрязненности (СИ);
• индексом загрязнения атмосферы (ИЗА).

Для получения показателя СИ делают замеры содержания вредных примесей, загрязняющих воздух. Затем максимальный замер делят на предельно допустимую концентрацию (ПДК).

При расчете ИЗА используют следующие данные:

• коэффициент, показывающий степень вредности загрязняющих веществ;
• среднегодовая концентрация данного вещества;
• предельно допустимая за 24 часа концентрация.

Еще один важный показатель, который используется при мониторинге загрязнения атмосферы, связан с наибольшей повторяемостью(НП) превышения ПДК. НП учитывает, как часто за месяц или за год количество примесей превышало ПДК.

Загрязнение воздуха в конкретной местности определяется по уровню ИЗА:

• до 5 - загрязнение низкого уровня;
• 5 - 6 - повышенное загрязнение;
• от 7 до 13 - высокое загрязнение;
• 14 и более - очень высокое загрязнение.

Стандартный индекс (СИ) определяет загрязнение атмосферы в процентах:

• до 20% - повышенный уровень;
• от 20 до 40% - высокий уровень;
• более 40% - очень высокий уровень.

Последствия для человека

Скопление в воздухе загрязняющих веществ выше ПДК и загрязнение атмосферы повышенного уровня можно заметить невооруженным глазом, без использования специальных приборов.

Смог из дыма и частиц сажи, висящий над городом, специфические запахи, образование налета на различных поверхностях - лишь некоторые заметные проявления того, что произошло загрязнение атмосферы.

Глобальными проявлениями становятся:

• разрушение защитного слоя озона в атмосфере планеты:
• выпадение осадков, содержащих большое количество вредных примесей - «кислотных дождей»;
• изменения климата, вызванные создавшимся «парниковым» эффектом.

Все это ведет к нарушению условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека.

Загрязнение воздушных масс становится причиной недомогания, от него снижается работоспособность, появляются головные боли, скачки давления, снижается иммунитет человека.

Негативная реакция организма, возникновение или обострение заболеваний, на борьбу с которыми уходит длительное время, также становятся опасными последствиями атмосферных загрязнений.

Смог затрудняет доступ солнечных лучей, тем самым лишает людей ультрафиолета, приводит к возникновению рахита, авитаминоза.

Пыль, сажа, частицы твердых металлов при вдыхании попадают в дыхательную систему человека. Раздражение органов дыхания становится причиной бронхиальной астмы, бронхитов и других заболеваний.

Из-за канцерогенов , попадающих в воздух в качестве отходов при сжигании топлива, развиваются онкологические заболевания.

Меры по предотвращению загрязнения

Человечество смогло осознать, что дальнейшее загрязнение атмосферы приведут к экологическому кризису и станет губительным для планеты. Поэтому ученые разных стран занимаются разработкой мер по снижению и предотвращению загрязнений.

Основные направления деятельности по сохранению атмосферного слоя

• Снижение отходов промышленной деятельности

Современное производство невозможно без серьезной очистки выбросов, являющихся отходами индустриальной деятельности. Многоуровневая система фильтров предотвращает попадание в воздух вредных примесей, снижает их негативное воздействие и предотвратит загрязнене окружающей среды.

Сегодня ученые работают над созданием такой системы очистки, которая обеспечит максимальную фильтрацию и благоприятную атмосферу при минимальной себестоимости.

• Качественная утилизация мусора

Количество мусора, которым наполняет воздух сам человек, может значительно снизиться при его вторичной переработке. Несколько раз можно использовать не только бумагу, металл или стекло. Найдены способы неоднократной переработки различных пластиков. Результатом вторичной переработки становится снижение объемов работы мусоросжигающих заводов и производимых ими выбросов.

Основной проблемой переработки является раздельный сбор мусора, на который перешли в настоящее время лишь отдельные страны.

• Переход на альтернативное топливо

Сегодня альтернативное топливо иногда воспринимается как научная задача, не имеющая практического применения. Однако оно все решительнее входит в разные сферы деятельности. Доказано, что ветряки и солнечные батареи способны обеспечить энергией, биотопливо уже используется в общественном транспорте ряда стран, обеспечивая экологическую безопасность.

• Минимализация использования химикатов

Понизить загрязнение атмосферы могут работники сельскохозяйственной промышленности. В борьбе за объемы полученного урожая они применяют различные химические препараты, которые накапливаются в почве, разрушают ее, попадают в воздух и насыщают его вредными веществами.

• Забота о «зеленых легких» планеты

Зеленые насаждения (леса, лесополосы, парки и скверы) выполняют важную функцию естественного очищения воздушного слоя. Рациональное использование и отказ от непродуманных вырубок леса, сохранение и создание новых лесополос вокруг промышленных предприятий, увеличение парковых зон в городской черте поможет сохранить воздух чистым и свежим.

Передавая приятные ощущения, полученные в каком-либо определенном месте, многие люди часто упоминают, что там была «хорошая атмосфера». Создать приятную атмосферу в ограниченном пространстве человек научился. Благоприятная атмосфера на планете - это необходимое условие для жизни каждого человека. Поэтому борьба с загрязнением воздуха является общей задачей всего человечества.

Проблема загрязнения атмосферы - одна из актуальных и трудноразрешимых проблем современности. Человечество пытается найти выход - изобретаются экологически чистые виды топлива, разрабатываются новые способы утилизации отходов, создаются безвредные материалы для производства и строительства.

Основные источники, вызывающие загрязнение атмосферы, это - антропогенный и естественный. Естественный источник - то, что происходит в природе с большей или меньшей регулярностью. От этого никуда не деться - мы вряд ли когда-нибудь сможем предотвратить извержение вулкана, гарантировать защиту от лесных пожаров или Процесс разложения животных или растений также вносит свой вклад в постепенное загрязнение атмосферы.

Антропогенное воздействие на атмосферу исходит от человека. Здесь можно выделить быстро развивающиеся и распространяющиеся промышленные предприятия, топливно-энергетический комплекс, предприятия машиностроения и, конечно, транспорт.

Очень много в атмосферу поступает газообразных веществ, которые вредят ей, но не стоит забывать и о твёрдых частицах - пыли, саже, копоти. В районах, где сконцентрированы промышленные предприятия, постоянными компонентами воздуха уже стали такие опасные тяжёлые металлы, как никель, медь, кадмий, ртуть, свинец, ванадий и хром. Проблема попадания в воздух большого количества свинца становится особенно угрожающей.

Вообще, в 20 веке значительно изменилось содержание в воздухе озона и углекислого газа. Ежедневное сжигание ископаемого топлива повышает концентрацию углекислого газа в воздухе. Это усугубляется сужением площади тропических лесов, которые преобразуют газовый состав атмосферы.

Последствия загрязнения атмосферы носят многосторонний характер. Грязный воздух пагубно сказывается на качестве природных экосистем. Насколько загрязнена атмосфера в том или ином регионе можно судить по состоянию зелёного покрова планеты - лесов.

Биоценозы лесов страдают от воздействия кислотных дождей. Такие дожди вызываются и диоксидами серы. Учёные установили, что хвойные породы деревьев в большей степени подвержены негативному влиянию кислотных дождей, нежели широколиственные. Стоит ли говорить, что больше всего страдают насаждения в крупных промышленных центрах.

Не менее важна и проблема истощения и истончения озонового слоя, образования озоновых дыр. Это вызвано избыточным использованием фреонов в быту и производстве.

Кроме фреонов загрязнение атмосферы вызывают и такие газы, которые никогда ранее в её составе не присутствовали. Да, объёмы этих газов несравнимо меньше количества углекислого газа в атмосфере, но всё же они могут быть значительно опаснее.

В 20 веке загрязнение атмосферы происходит и посредством радиоактивных элементов. Источник такого загрязнения - это пробные взрывы при испытании нового вида оружия - водородных или Кроме того, производство ядерного оружия, и ядерные реакторы. Даже незначительные повреждения и аварии на атомных реакторах приводят к загрязнению воздуха, а такая глобальная катастрофа, как авария в Чернобыле, резко и значительно ухудшила состояние атмосферы.

Естественные процессы, происходящие в биосфере, подвергаются негативному воздействию последствий всё больше. К счастью, на данном этапе биосфера ещё сохраняет способность к саморегуляции, она пока может нейтрализовать или хотя бы свести к минимуму наносимый человечеством вред. Однако существует предел, за которым - невозможность биосферы сохранять необходимое равновесие. Когда это происходит, случаются экологические катастрофы, с которыми люди уже столкнулись в некоторых регионах мира.

Одна из значительных глобальных проблем – это атмосферное загрязнение Земли. Опасность этого не только в том, что люди испытывают дефицит чистого воздуха, но и в том, что загрязнение атмосферы приводит к климатическим изменениям планеты.

Причины загрязнения воздуха

В атмосферу попадают различные элементы и вещества, которые меняют состав и концентрацию воздуха. Способствуют загрязнению воздуха такие источники:

• выбросы и деятельность промышленных объектов;
• выхлопы автомобилей;
• радиоактивные объекты;
• сельское хозяйство;
• бытовые и .

Во время сжигания топлива, отходов и других веществ, в воздух попадают продукты горения, которые значительно ухудшают состояние атмосферы. Также загрязняет воздух пыль, которая образуется на стройке. На тепловых станциях сгорает топливо, и выделяется значительная концентрация элементов, загрязняющих атмосферу. Чем больше изобретений совершает человечество, тем больше появляется источников загрязнения воздуха и биосферы в целом.

Последствия загрязнения воздуха

Во время сгорания различных видов топлива в воздух попадает углекислый газ. Наряду с другими парниковыми газами, он порождает такое опасное явление нашей планеты, как . Это приводит к разрушению озонового слоя, который в свою очередь защищает нашу планету от интенсивного воздействия ультрафиолетовых лучей. Все это приводит к глобальному потеплению и климатическим изменениям планеты.

Одним из последствий накопления углекислого газа и глобального потепления является таяние ледников. В результате поднимается уровень вод Мирового океана, и в дальнейшем может произойти затопление островов и прибережных зон материков. В некоторых районах постоянным явлением будут наводнения. Погибнут растения, животные и люди.

Загрязняя воздух, различные элементы выпадают на землю в виде . Эти осадки попадают в водоемы, изменяют состав воды, и это становится причиной гибели флоры и фауны в реках и озерах.

На сегодняшний день загрязнение воздуха – это локальная проблема многих городов, которая переросла в глобальную. Сложно найти место в мире, где остался чистый воздух. Кроме негативного влияния на окружающую среду, атмосферное загрязнение приводит к заболеваниям у людей, которые перерастают в хронические, и сокращают продолжительность жизни населения.

Атмосфера является одним из необходимых условий возникновения и существования

жизни на Земле. Она участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой

режим, способствует перераспределению тепла у поверхности. Часть лучистой энергии Солнца

поглощает атмосфера, а остальная энергия, достигая поверхности Земли, частично уходит в

почву, водоемы, а частично отражается в атмосферу.

Из общего количества солнечной энергии атмосфера отражает - 35%, поглощает -

19% и пропускает к Земле - 46%.

Атмосфера предохраняет Землю от резких колебаний температуры. При отсутствии ат-

мосферы и водоемов температура поверхности Земли в течение суток колебалась бы в интер-

вале 2000 С. Благодаря наличию кислорода атмосфера участвует в обмене и круговороте ве-

ществ в биосфере.

В современном состоянии атмосфера существует сотни миллионов лет, все живое при-

способлено к строго определенному ее составу. Газовая оболочка защищает живые организ-

мы от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Атмосфера предо-

храняет Землю от падения метеоритов.

В атмосфере распределяются и рассеиваются солнечные лучи, что создает равномер-

ное освещение. Она является средой, где распространяется звук. Из-за действия гравитацион-

ных сил атмосфера не рассеивается в мировом пространстве, а окружает Землю, вращается

вместе с ней.

Основной (по массе) компонент воздуха - азот. В нижних слоях атмосферы его содержа-

ние составляет 78,09%. В газообразном состоянии азот инертен, а в соединениях в виде нит-

ратов он играет важную роль в биологическом обмене веществ.

Самый активный в биосферных процессах газ атмосферы - кислород. Содержание его в

атмосфере составляет около 20,94%. Кислород поглощают животные в процессе дыхания и

выделяют растения как обычный продукт фотосинтеза.

Важная составляющая часть атмосферы - диоксид углерода (СО2), который составляет

0,03% ее объема. Он существенно влияет на погоду и климат на Земле. Содержание диоксида

в атмосфере не постоянно. Он поступает в атмосферу из вулканов, горячих ключей, при дыха-

нии человека и животных, при лесных пожарах, потребляется растениями, хорошо растворяет-

ся в воде. В небольших количествах в атмосфере содержатся: оксид углерода (СО), инертные газы

(аргон, гелий, неон, криптон, ксенон). Из них больше всего аргона - 0,934%. В состав атмо-

сферы входят также водород и метан. Инертные газы попадают в атмосферу в процессе непре-

рывного естественного радиоактивного распада урана, тория, радона.

Помимо газов в атмосфере имеются вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в

твердом (лед, снег), жидком (капли) и газообразном (пар) состоянии. При конденсации водяных

паров образуются облака. Полное обновление водяных паров в атмосфере происходит за 9 -

Первичным источником энергии атмосферного тепла для Земли служит Солнце. Поверхности

Земли достигает малая доля лучистой энергии Солнца. Часть энергии, достигшей поверхности,

отражается, а остальная поглощается, превращаясь в тепловую. Эта энергия вызывает конвек-

тивное движение в атмосфере. Так как 71% поверхности Земли заняты водой, поглощение сол-

нечной энергии сопровождается испарением. Теплота, затраченная на испарение, освобожда-

ется в атмосфере, способствуя ее перемещению.

Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, час-

тиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагопри-

ятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и со-

оружения.

По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто

аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека.

Рис. 6.3. Классификация загрязнений атмосферы

Загрязнения атмосферы

Природные

Антропогенные

Локальные

Глобальные

С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении

атмосферы приходится на антропогенные загрязнения. Их подразделяют на локальные и гло-

бальные. Локальные загрязнения связаны с городами и промышленными регионами. Глобаль-

ные загрязнения влияют на биосферные процессы в целом на Земле и распространяются на

огромные расстояния. Так как воздух находится в постоянном движении, вредные вещества пе-

реносятся на сотни и тысячи километров. Глобальное загрязнение атмосферы усиливается в

связи с тем, что вредные вещества из нее попадают в почву, водоемы, а затем снова посту-

пают в атмосферу.

Загрязнители атмосферы разделяют на механические, физические и биологические.

Рис. 6.4. Классификация загрязнителей атмосферы

Загрязнители атмосферы

механические

физические

биологические

Механические загрязнения - пыль, фосфаты, свинец, ртуть. Они образуются при

сжигании органического топлива и в процессе производства.

К физическим загрязнениям относят:

тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов);

световые (ухудшение естественной освещенности местности под воздействием искусст-

венных источников света);

шумовые (как следствие антропогенных шумов);

электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышлен-

ных установок);

радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в

атмосферу.

Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорга-

низмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия

вооруженных сил).

Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу уг-

лекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением

температуры вследствие так называемого парникового эффекта.

Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение

достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием СО2 и метана

СН4. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повы-

менению климата.

Загрязняющие вещества проникают в организм человека через органы дыхания. Суточ-

ный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6 - 12 м3. При нормальном

дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 литров воздуха.

Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, где происходит

газообмен между кровью и лимфой. В зависимости от размеров и свойств загрязняющих ве-

ществ их поглощение происходит по-разному.

Грубые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и, если они не токсичны,

могут вызывать заболевание, которое называется полевой бронхит. Частицы пыли могут при-

вести к профессиональному заболеванию, которое носит общее название пневмокониоз.

Человек может долго жить без пищи 30 - 45 суток, без воды - 5 суток, без воздуха -

только 5 минут. Вредные воздействия разнообразных и пылевидных промышленных выбросов

на человека определяются количеством загрязняющих веществ, поступающих в организм, ихсостоянием, составом и временем воздействия. Атмосферные загрязнения могут оказывать на

здоровье человека малое влияние, а могут привести к полной интоксикации организма.

Разрушительное воздействие промышленных загрязнений зависит от вида вещества.

Хлор наносит урон органам зрения и дыхания. Фториды, попадая в организм человека, вымы-

вают кальций из костей и снижают содержание его в крови. При вдыхании фториды отрица-

тельно воздействуют на дыхательные пути. Гидросулъфид поражает роговицу глаз и органы ды-

хания, вызывает головные боли. При высоких концентрациях возможен летальный исход. Ди-

сульфид углерода является ядом нервного действия и может вызвать психическое расстройство.

Острая форма отравления приводит к наркотической потере сознания. Опасны для вдыхания

пары или соединения тяжелых металлов. Вредны для здоровья соединения бериллия. Диоксид

серы поражает дыхательные пути. Оксид углерода препятствует переносу кислорода, отчего

наступает кислородное голодание организма. Продолжительное вдыхание оксида углерода

может оказаться смертельным для человека.

Опасны в малых концентрациях в атмосфере альдегиды и кетоны. Альдегиды оказывают

раздражающее воздействие на органы зрения и обоняния, являются наркотиками, разрушаю-

щими нервную систему, нервную систему поражают также фенольные соединения и органиче-

ские сульфиды.

Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают

различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам

неодинакова. Наиболее вредны для них сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диок-

сид азота, соляная кислота.

Загрязняющие атмосферу вещества отрицательно влияют на сельскохозяйственные рас-

тения, как за счет непосредственного отравления зеленой массы, так и интоксикации почвы.

Загрязнение атмосферы промышленными выбросами существенно усиливает эффект

коррозии. Кислотные газы способствуют коррозии стальных конструкций и материалов. Диок-

сид серы, оксиды азота, гидрохлорид при соединении с водой образуют кислоты, усиливая хи-

мическую и электрохимическую коррозию, разрушают органические материалы (резину, пла-

стмассы, красители). На стальные конструкции отрицательно действуют озон и хлор. Даже не-

значительное содержание нитратов в атмосфере вызывает коррозию меди и латуни. Аналогич-

но действуют и кислотные дожди: снижают плодородие почв, отрицательно воздействуют на

флору и фауну, сокращают сроки службы электрохимических покрытий, особенно хромонике-

левых красок, снижается надежность работы машин и механизмов, под угрозой находятся бо-

лее 100 тыс. используемых видов цветного стекла.

Изменение климата оказывает влияние на сельское хозяйство. При потеплении увели-

чивается продолжительность вегетационного сезона (на 10 дней при повышении температуры

на 10С). Повышение концентрации диоксида углерода приводит к повышению урожайности.

К антропогенным процессам относятся разрушения озонного экрана, которые вы-

зываются:

Работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках;

Выделением NO2 в результате разложения минеральных удобрений;

Полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (вы-

брос оксидов азота и паров воды);

Ядерными взрывами (образования оксидов азота);

Процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора ан-

тропогенного происхождения, а также метилхлороформа, четыреххлористого углерода,

хлористого метила.

По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона уменьшается ежегодно при-

мерно на 0,1%. Это существенно может изменить климат и вызвать другие негативные

последствия.

Развитие техники сопровождается ростом числа и мощности источников ионизирующего

излучения, к которым относятся АЭС, предприятия, добывающие и перерабатывающие ядерное топливо, хранилища отходов, научно-исследовательские институты, испытательные полигоны.

Развитие атомной энергетики сопровождается ростом радиоактивных отходов, обра-

зующихся при добыче и переработке ядерного топлива. Активность этих отходов нарастает с

каждым годом, и в недалеком будущем составит серьезную опасность для окружающей среды.