Глава 2. Экологические проблемы природной среды

2.1 Загрязнение атмосферного воздуха. Озоновый слой

Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водных паров и пыли.

Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ.

Любые изменения состава рассматриваются как загрязнение атмосферы.

Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода, азота и серы, углеводороды и взвешенные частицы (пыль).

Загрязняющие вещества, выброшенные в воздушный бассейн в виде газов или аэрозолей, могут:

• оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);

• физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

• включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);

• изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться и т. п.) или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха, после чего пойти одним из вышеуказанных путей;

• находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь циркуляционными потоками в различные слои тропо- и стратосферы и в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны) [1,2].

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов [11,13].

Значительный вклад в загрязнение окружающей среды, в том числе атмосферного воздуха, вносит автодорожный комплекс, в том числе производство, ремонт и эксплуатация транспортных средств и дорог, в ходе которых происходит деградация природных и экологических систем в связи с чрезмерными антропогенными нагрузками и происходящим при этом загрязнением воздуха, воды, почвы токсичными веществами, вибро-аккустическим, тепловым, электромагнитным и радиационными излучениями и другими физическими воздействиями на расстоянии 100-200 м от кромки проезжей части [13,16].

Выбросы на предприятиях автодорожного комплекса разделяются на технологические (выбросы дорожно-строительных машин, специальных транспортных средств, асфальтобетонных заводов, производственных баз) и транспортные.

В числе транспортных выбросов не только продукты сгорания топлива, но и продукты износа шин, антифрикционных материалов, нефтепродукты, эксплуатационные жидкости, которые, оседая на покрытии автодорог и в придорожной полосе, приводят к чрезмерному насыщению вод поверхностного стока и почвы взвесями, нефтепродуктами, солями, химическими веществами, которые затем попадают в водотоки [16].

Ведущую роль в загрязнении воздушного бассейна играет автомобильный транспорт, вклад которого составляет более 70%. Начиная с 1995 г. и по настоящее время в Воронежской области наблюдается резкий рост численности автотранспорта, в результате уровень выбросов достиг прежних значений. При этом наблюдается устойчивая тенденция увеличения загрязнения атмосферного воздуха в городах и промышленных центрах области из-за перегруженности автомагистралей, неправильной организации транспортных потоков и, как следствие, возросшего количества вынужденных остановок и работы автомашин на холостых оборотах, которые дают максимальные выбросы при сжигании топлива [4].

Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон. Его образование и разложение связаны с поглощением ультрафиолетовой радиации Солнца, которая губительна для живых организмов. Он же задерживает 20% инфракрасного излучения Земли.

Состояние озонового слоя атмосферы находится под наблюдением ученых с начала XX века. С конца 1970-х г. фиксируется постоянное истощение стратосферного озона. Среди прогнозируемых последствий этого истощения можно отметить ухудшение здоровья населения, отрицательные климатические изменения, снижение урожайности сельскохозяйственных культур, ускорение процесса естественного разрушения промышленных объектов и материалов.

Один из путей разрушения стратосферного озона связан с его взаимодействием с озоноразрушающими веществами (ОРВ), которые попадают сначала в приземные слои воздуха при производстве и использовании различной продукции и, далее, обладая значительным временем жизни, переносятся в верхние слои атмосферы. В настоящее время в целом выявлен механизм взаимодействия ОРВ с озоном, определены активные ОРВ, к которым относятся вещества, содержащие атомы галогенов - это хлорфтор-углеводороды (ХФУ), бромфторуглеводороды, четыреххлористый углерод, метилхлороформ, метилбромид, гидрохлорфторуглеводороды.

Среди отраслей, потребляющих ОРВ, - аэрозольный сектор (косметические и технические производства); холодильный сектор (производство холодильников и кондиционеров, сервисные службы по их обслуживанию); производство пластмасс; производство средств пожаротушения; электронная промышленность (обезжиривание металлов) и г. д. Кроме того, бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества для почв и товаров, добавки к автомобильному топливу Тетрахлорметан и метилхлороформ используются в производстве пестицидов, для тонкой очистки металлов [1,4,19].

Помимо названных к озоноразрушающим веществам относят также оксиды азота, попадающие в верхние слои атмосферы при запусках космических кораблей и полетах сверхзвуковых самолетов, а также в ходе природных процессов - вулканическая активность, деятельность микроорганизмов и т. д.

Подписан ряд соглашений по сотрудничеству в области контроля и охраны озонового слоя. Была разработана Венская конвенция по охране озонового слоя и заключен Монреальский протокол, который подписали более 150 стран мира, взяв на себя обязательства по поэтапному сокращению производства и использования ОРВ, осуществлению контроля за их производством и производством содержащей их продукции, экспортом и импортом таких веществ [2,4].