131. Основные источники загрязнения атмосферы. Класификация. Естественное и антропогенное загрязнение атмосферы. Влияние атмосферных загрязнений на ос и здоровье населения.

Загрязнение атмосферы – изменение состав атмосферы в результате наличия в ней примесей (ГОСТ 17.2.1.04-77 «Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы.  Термины и определения»).

Воздействие загрязняющих веществ на окружающую среду за­висит от их физических и химических свойств, свойств продуктов деструкции и концентрации тех и других в выбросах и окружающей среде. Важнейшим параметром, определяющим масштабы распро­странения загрязнителя в атмосфере, является время его жизни в ней. Исходя из этого выбросы загрязняющих веществ или сами загрязнители делятся на три типа:

• приводящие к загрязнению в глобальном масштабе – выбро­сы веществ с большим временем жизни в атмосфере (годы или ме­сяцы), способные распространяться в окружающей среде в глобаль­ном масштабе независимо от места их выброса (углекислый газ, фреоны, радионуклиды с периодом полураспада от одного месяца и боль­ше);

• приводящие к загрязнению в региональном масштабе (реги­он может охватывать территорию нескольких государств) – выбро­сы веществ с ограниченным (обычно до нескольких суток) временем жизни в атмосфере, приводящие к загрязнению крупного региона, за пределами которого концентрация загрязнителя быстро падает, однако в следовых количествах может наблюдаться повсеместно (ок­сиды серы и азота, пестициды, тяжелые металлы);

• приводящие к загрязнению в локальном масштабе (на срав­нительно небольшой территории) – выбросы веществ с малым вре­менем жизни в атмосфере (грубодисперсные аэрозоли, сероводород и другие вещества, а также некоторые представители предыдущего типа, например оксиды серы и азота, если они выбрасываются из низких источников).

Источник загрязнения атмосферы – объект, распространяющий загрязняющие атмосферу вещества (ГОСТ 17.2.1.04-77 «Источники и метеорологические факторы загрязнения, промышленные выбросы.  Термины и определения»).

Существуют два вида источников загрязнения атмосферы: естественные (природные) и антропогенные (техногенные). В свою очередь источники антропогенного загрязнения бывают стационарными и передвижными. К передвижным источникам загрязнения относятся все виды транспорта (за исключением трубопроводного).

Стационарные источники загрязнения по своим геометрическим характеристикам могут быть точечными, линейными и площадными.

Точечный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества из установленного отверстия (дымовые трубы, вентвытяжки).

Линейный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (оконные проемы, ряды дефлекторов, эстакады налива).

Площадный источник загрязнения -   это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности (резервуарные парки, открытые поверхности испарения, площадки хранения и пересыпки сыпучих материалов и т.д.).

Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неор­ганизованными.

Организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в ат­мосферу через специальные сооружения - газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный выброс - выброс, поступающий в "атмосферу в виде ненаправленных потоков, могут возникать в ре­зультате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.

Соответственно к неорганизованным источникам загрязнения следует относить все площадные источники, неплотности технологического оборудования, а также большинство линейных источников. Примером неорганизованного линейного источника может служить автомагистраль.

В зависимости от режима работы (периодичности) различают выбросы:

- постоян­ные (или непрерывные),

- периодические,

- залповые – возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства,

- аварийные (мгновенные) – загрязнения выбрасы­ваются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.

Атмосферные выбросы могут быть твердыми жидкими и паро- или газообразными, а также смешанными. Обычно к пылевым выбросам относят такие, в которых размер твердых частиц составляет 5-50 мкм, к дымам – от 0,1 до 5 мкм. Туманы или аэрозоли содержат капельки жидкости размером 0,3-5 мкм, образующиеся в процессе конденсации паров или наоборот диспергирования жидкости.

Существуют два вида источников загрязнения атмосферы: естественные (природные) и антропогенные (техногенные).

Естественное загрязнение обусловливается природными процессами, такими как:

- вулканическая деятельность,

- эрозия (выветривание) горных пород и почвы,

- лесные, степные и торфяные пожа­ры,

- испарения с поверхности морей.

Естественные загрязнения носят либо распределенный характер (например, выпадение космической пыли), либо кратковременный стихийный (лесные и степные пожары, из­вержения вулканов и др.).

Космическая пыль образуется из остатков сгоревших в атмосфе­ре Земли метеоритов. Ежегодно на Землю выпадает 2...5 млн. т кос­мической пыли. Природная пыль также является составной частью земной атмосферы. Она представляет собой мельчайшие твердые взвешенные в воздухе частицы радиусом 10^–6...10^–5 м и ядра кон­денсации со средним радиусом 5∙10^–6 м.

Среди источников, загрязняющих пылью нижние слои атмосфе­ры, следует выделить безводные пустыни и степи. Пыль в атмосфере не только способствует конденсации водяных паров и образованию осадков, но и поглощает прямую солнечную радиацию и защищает живые организмы от солнечного излучения.

В воздух попадают также частицы морской воды, различные продукты растительного, животного и микробиологиче­ского происхождения.

Биологическое разложение веществ ведет к образованию и вы­несению в атмосферу больших количеств сероводорода, аммиака, уг­леводородов, оксидов азота, оксидов и диоксидов углерода и др. Мощность природных и антропогенных источников и их вклад в общее загрязнение атмосферы являются предметом многих иссле­дований, результаты которых, не всегда однозначны.

Уровень загрязнения атмосферы естественными источника­ми является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе хозяйственной деятельнос­ти человека. Оно значительно масштабнее естественного.

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосфе­ры являются промышленность, сельское хозяйство, транспорт, энергетика и др. При этом антропогенное воздействие на атмосферу может быть как прямым, так и косвенным. Косвенное воздейст­вие – результат нарушения человеком экологического равновесия в других компонентах биосферы, отражающийся в конечном итоге на состоянии атмосферы К нему могут быть отнесены сведение лесов на больших площадях; распашка обширных территорий; со­здание крупных водохранилищ; изменение направления стоков рек; мелиоративные работы; массовая добыча полезных ископаемых от­крытым способом.

Источниками прямого воздействия на атмосферу антропоген­ных примесей являются теплоэнергетика, промышленность, нефтегазопереработка, транспорт и др. Каждый из этих источников или отраслей производства характеризуется выбросами специфических примесей; состав последних насчитывает десятки тысяч веществ, выявление и идентификации которых бывают затруднительны.

Главные загрязнители, образующиеся в процессе произ­водства – это диоксид серы (SО₂), оксид и диоксид углерода (СО, СО₂), оксиды азота (NO_х), углеводороды (С_nН_m), твердые частицы, пары кислот, щелочей, растворов солей, органические и неорганические пыли, в том числе пыли тяжелых металлов и их соединений (свинец, ртуть, кадмий, хром, никель и др.).

Основными загрязнителями атмосферы являются следую­щие отрасли промышленности:

♦ теплоэнергетика, гидроэлектростанции (ГЭС) и атом­ные электростанции (АЭС), промышленные и городские ко­тельные (серный и углекислый газ);

Тепловые электростанции загрязняют атмосферу золами, содержащими металлы, иногда с уровнем радиации, превышающим фоновый, значительные количество оксидов серы, азота, углерода.

♦ предприятия черной и цветной металлургии (оксиды азота, свинца, сероводород, сероуглерод, хлор, фтор, соедине­ния, фосфора, ртуть, мышьяк);

Предприятия черной металлургии выбрасывают пыль, содержащую металлы, оксиды серы, угарный газ. Н-р: на 1 т мартеновской стали выделяется до 2 кг пыли 60 кг СО, 3 кг SO2.

В выбросах предприятий цветной металлургии содержатся металлы, SO2, фтористые газы, так при переработке медных руд в пылях содержится значительное ее количество, а также цинк, свинец и другие металлы.

♦ предприятия угледобычи и углехимии (оксиды углеро­да, сернистый ангидрид, оксиды азота, сероводород, фор­мальдегид, толуол, ксилол, бензол и др.);

♦ автотранспорт (>95% СО, ~65% углеводородов; 30% ок­сидов азота);

♦ производство строительных материалов (пыль, взве­шенные вещества);

♦ химическая промышленность (пары кислот, щелочей, растворители - толуол, ацетон, бензол, окись углерода и др.). Предприятия химической отрасли выбрасывают помимо пыли, содержащей разные органические и неорганические вещества, также газы: SO2, СО2, СО, HF, HCl, SF4, H2S, NH3 и др. Наиболее негативное влияние на атмосферный воздух оказывает автомобильный транспорт.

Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяют также на первичные и вторичные. Первичные – это вещества, содержащиеся непосредственно в выбросах предприятий и поступающие с ними от разных источников. Вторичные являются продуктами трансформации первичных или вторичного синтеза. Они нередко более опасны по сравнению с первичными веществами. Например, поступающий в ат­мосферу диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида серы, который затем, взаимодействуя с водяными парами образует капельки серной кислоты.

Земная атмосфера обладает способностью самоочищения от загрязняющих веществ, благодаря происходящим в ней физико-химическим и биологическим процессам. Однако мощность техногенных источников загрязнения возросла настолько, что в нижнем слое тропосферы наряду с локальным повышением концентрации некоторых газов и аэрозолей, происходят глобальные изменения. Человек вторгается в сбалансированный биотой круговорот веществ, резко увеличив выброс вредных веществ в атмосферу, но, не обеспечив их вывод. Концентрация ряда антропогенных веществ в атмосфере (углекислый газ, метан, оксиды азота и др.) быстро растет. Это свидетельствует о том, что ассимиляционный потенциал биоты близок к исчерпанию.