Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
занятие 6 экологияы.doc
Скачиваний:
18
Добавлен:
20.03.2016
Размер:
302.08 Кб
Скачать

ДИСЦИПЛИНА “ОСНОВЫ ЭКОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА».

Практическое занятие №6-7.

Тема: Методика медико-экологической оценки атмосферного воздуха на территории населенных мест и других территорий.

Цель занятия: Изучить методику осуществления контроля качества атмосферного воздуха населенных мест и критерии оценки степени его загрязнения.

Контрольные вопросы для подготовки к занятию:

1. Основные глобальные экологические проблемы.

2. Причины возникновения влажного смога.

3. Где были зарегистрированы случаи возникновения влажного смога?

4. Причины возникновения фотохимического тумана.

5. Основные источники загрязнения атмосферного воздуха населенных мест.

6. Соотношение вклада в загрязнение атмосферного воздуха промышленных предприятий, предприятий энергетики и автотранспорта.

7. Причины глобального потепления на планете.

8. Что такое «парниковый эффект», его причины?

9. Причины нарушения озонового слоя Земли.

10. Основные виды воздействия атмосферных загрязнений на здоровье населения.

Литература для подготовки к занятию.

  1. Лекционный курс кафедры (лекции №2 и №5).

  2. Информационный материал (приведен ниже):

Информационный материал к занятию 6-7:

(источник – Экология человека: учебник для медицинских и педагогических ВУЗов /С.В. Алексеев, Ю.П. Пивоваров, О.И. Янушанец // М: ИКАР, 2002-770 с.)

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Атмосферный воздух является основной средой деятельности биосфе­ры; соотношение между основными его компонентами в процессе раз­вития цивилизации существенно не изменилось, однако в период про­мышленной и научно-технической революций увеличился объем эмис­сии в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения.

Наиболее активными с точки зрения химического взаимодействия с компонентами атмосферы и биосферы являются соединения серы, азота, фосфора, галогенов, фенолов и формальдегид.

По ориентировочным данным, ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенпроизводных и других соединений.

Рис. 1. Источники загрязнения атмосферы.

Основными источниками загрязнений атмосферы являются энергети­ка, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цвет­ной металлургии, химической и нефтехимической промышленности (рис. 1).

Значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического про­гресса, стратегии взаимодействия техники и природы, уровня благоуст­ройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов.

Наряду с газами в атмосферу выбрасывается огромное количество аэрозолей различного происхождения (предприятия строительной индус­трии, транспорт и др.). Многие загрязняющие вещества, попадая в воз­дух, подвергаются химическим или фотохимическим превращениям с участием компонентов воздуха. Конечные продукты химических превра­щений удаляются из атмосферы с осадками или выпадают на поверх­ность Земли с аэрозолями и интенсифицируют разрушение органических и неорганических материалов.

Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенси­фикации производственного процесса промышленных предприятий. След­ствием стремительного роста производства, характеризующегося мно­гоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмос­феры. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд. т/год (приблизительно 0,7% углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы - 200 млн. т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов - 1 млн. т/ год; выброс свинца - 0,4 млн. т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбро­сы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца - в 20 раз, двуокиси серы - в 15 раз (рис. 1).

Наличие предприятий, выделяющих вредные выбросы, даже при вы­сокой эффективности очистных установок (97-98%) существенно влияет на состояние атмосферного воздуха населенных мест. В сельской мест­ности загрязненность атмосферы в 10 раз, а в промышленных городах — в 150 раз выше, чем над океаном. Например, в воздухе крупнейших городов США помимо 12 существующих, обнаружено 39 различных веществ, не существующих в природе. Очаги ярко выраженного загряз­нения связаны с зонами промышленных районов крупных городов и го­родских агломераций.

Таким образом, мировое производство стало сопоставимым по своим масштабам с геологическими процессами, а техногенные потоки веществ превышают в ряде случаев природные. Например, техногенное поступ­ление в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений (более 100 тыс. из 3 млн. известных) в 10-100 раз превышает их естественное поступление при вулканизации и выветривании горных пород. Если все вулканы Земли ежегодно выбра­сывают на поверхность около 3 млрд. т вещества, то человек извлекает из земных недр более 120 млрд. т различных руд, горючих ископаемых, строительных материалов.

Россия не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с промышленно развитыми странами. В част­ности, ее вклад составляет по диоксиду серы - 12% (США - 21 %), окси­дам азота - около 6% (США - более 20%), оксиду углерода - 10% (США - 70%) и т.д. Необходимо учесть, что из-за значительного спада производства и закрытия многих предприятий количество выбросов сни­зилось.

В последние годы несколько изменилась структура загрязнения ат­мосферного воздуха по ингредиентам. Нельзя не обратить внимание на увеличение процента проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по бенз(а)пирену, который составил в среднем по России в 1999 г. 11,31 % (в 1998 г. - 7,3%), и на 3,21% выше 5 ПДК (в 1998 г. - 2,5%). Особенно значителен процент проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по данному веществу, на автомагистралях в зоне жилой застройки (17,96%).

В нашей стране существует сеть мониторинга качества воздуха, кото­рый включает 710 станций в 260 городах страны. Наблюдение ведется за взвешенными веществами, оксидами азота, оксидом углерода, формаль­дегидом.

Средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержани­ем которых ведутся регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 го­родах, где проживает 65,4 млн. человек. Концентрации взвешенных ве­ществ превышали ПДК в 71 городе, диоксида азота в 93, БП - в 39, формальдегида - в 96 городах.

По материалам Государственного комитета по санитарно-эпидемио-| логическому надзору была определена численность населения более чем! в 100 городах России, находящихся на загрязненных территориях.

Наиболее многочисленные группы населения (22,4 млн. человек) под­вергаются воздействию взвешенных веществ, второе место по масштабу | воздействия занимает бенз(а)пирен, третье - фенол (табл. 2).

Таблица 2. Ориентировочная численность населения, проживающего на территориях с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха некоторыми вредными веществами

В настоящее время в ряде регионов России внедрен второй этап соци­ально-гигиенического мониторинга, позволяющий выявить приоритетные загрязнители в атмосферном воздухе и сопоставить уровень его загрязнения и количество населения, проживающего в зонах повышенного за­грязнения, т.е. расшифровать количество населения и приоритетные за­грязнители (Свердловская, Пермская, Воронежская, Ростовская, Москов­ская области и г.г. Москва, Санкт-Петербург и др.).

Так, в г. Москве приоритетными загрязнителями атмосферного воз­духа являются: двуокись азота, оксид углерода и формальдегид. Загряз­нение атмосферного воздуха указанными веществами в концентрациях, представляющих опасность для здоровья населения, определяются на территориях Центрального, Северо-Восточного и Западного административных округов. Ориентировочное количество населения, находящегося в зоне загрязнения атмосферного воздуха, составляет более 3,5 млн. че­ловек.

В г. Магнитогорске (Челябинская область) приоритетными загрязни­телями атмосферного воздуха являются двуокись азота, сернистый ан­гидрид, окись углерода, взвешенные вещества. Количество населения, находящегося под воздействием загрязненного воздуха, составляет бо­лее 424 тыс. человек.

В Ростовской области количество населения, находящееся под воз­действием выбросов основных отраслей промышленности и автотранс­порта, составляет более 702,5 тыс. человек или 16% от численности все­го населения области.

Наибольший вклад в загрязнение атмосферы от общего объема про­мышленного выброса внесли предприятия энергетики - 27,9%, цветной (22,8%) и черной (15,0%) металлургии.

Арктика в течение многих лет считалась чистым регионом вследствие своей отдаленности от промышленных центров и малой заселенности, однако, в конце 1950-х годов накопление загрязняющих веществ в объек­тах окружающей природной среды существенно возросло как в резуль­тате интенсификации хозяйственной деятельности на региональном уров­не, так и за счет увеличения глобального переноса загрязнений.

Фоновое загрязнение атмосферного воздуха Российской Арктики является примерно таким же, как и в других приарктических государ­ствах, характеризуясь их содержанием в следующих пределах: альфа-ГХЦГ (40-91 пкг/м3), гамма-ГХЦГ (10-23 пкг/м3), ГХБ (42-92 пкг/м3), токсафен (5-11 пкг/м3), хлорданы (2,3-2,9 пкг/м3), ДДТ (0,8-1,4 пкг/м3), ПХБ (3,7-13,0 пкг/м3). Однако в ряде городов, расположенных в индус­триализованных районах на Севере России, загрязнение атмосферного воздуха другими вредными веществами, в том числе диоксидом серы и тяжелыми металлами в десятки и сотни раз превышает содержание дру­гих веществ в других районах Арктики. Так, в атмосферном воздухе гг. Норильска, Никеля, Заполярного и Мончегорска в течение длитель­ного периода (до 30% дней в году) содержание диоксида серы превыша­ло среднесуточную ПДК (50 мкг/м3) в 1,5-4,3 раза. Уровни содержания диоксида азота в воздухе Салехарда в среднем за 1990-1993 гг. и Но­рильска в 1993-1997 годах были равны 47-55 мкг/м3. В Архангельске на протяжении последних лет среднегодовые концентрации метилмеркап-тана в атмосферном воздухе составляли 0,054-0,081 нг/м3(6-9 ПДК) в Норильске среднегодовое содержание формальдегида составляло 0,072 мкг/м3 (2,4 ПДК). (Клопов В.П. 1999)

В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения возду­ха стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный характер. Известно, что из всех компонентов биосферы атмосфера обла­дает наибольшей способностью переносить возникшие в ней возмуще­ния на большие расстояния. По этой причине атмосферные процессы яв­ляются основным механизмом превращения локальных воздействий че­ловека на окружающую его среду в глобальные изменения природных условий.

Рассмотрим подробно характеристики выбросов основных источни­ков загрязнения атмосферного воздуха.

Автомобильный транспорт

Важным фактором, определяющим уровень загрязнения атмосферно­го воздуха в городах, выступает автомобильный транспорт. Есть основа­ния считать, что в крупных городах его доля в общем количестве вред­ных веществ антропогенного происхождения, выбрасываемых в атмос­феру, будет возрастать. В выхлопных газах автомобилей содержится до 3% угарного газа; 0,06% окиси азота; 0,5% углеводорода; 0,06% окиси серы; 0,004% альдегидов и т.д.

Каждый легковой автомобиль ежегодно выделяет в воздух в среднем 800 кг окиси углерода, 220 кг углеводородов и 40 кг оксидов азота. При использовании этилированного бензина с выхлопными газами в атмосферный воздух поступает 25-75% содержавшегося в нем свинца и, как теперь стало известно, - диоксины. За один год более 550 млн. авто­мобилей мира выбросили в атмосферу около 200 млн. т окиси углерода, 50 млн. т углеводорода, 20 млн. т азота и миллионы тонн сернистого газа, органических веществ, свинца и других элементов.

В настоящее время в нашей стране и во всем мире пытаются перейти на новый вид автомобильного топлива с более высоким октановым чис­лом, что способствует снижению содержания окиси углерода в выхлоп­ных газах. Однако окислы азота и свинец остаются активными компо­нентами выбросов. Резко повышено содержание свинца и цинка в почве и растительности вдоль транспортных магистралей.

Автомобильному транспорту как источнику загрязнения воздушной среды присущ ряд отличительных особенностей:

Во-первых, численность автомобилей в крупных городах быстро уве­личивается, а вместе с тем непрерывно растет и валовый выброс вред­ных продуктов в атмосферу.

Во-вторых, в отличие от промышленных источников загрязнения, привязанных к определенным площадкам и, как правило, изолирован­ных от жилой застройки санитарно-защитными зонами, автомобиль -движущийся источник загрязнения, негативное воздействие которого распространяется на жилые районы, места отдыха и т.п.

В-третьих, автомобильный выброс распространяется на уровне ды­хания человека, и его рассеяние в условиях городской застройки за­труднено.

И, наконец, современные возможности снижения токсичности вых­лопных газов еще не в состоянии обеспечить желаемую степень чистоты воздушного бассейна. Автомобили вследствие конструктивных несовершенств и дефектов эксплуатации выбрасывают в воздушный бас­сейн более 200 химических соединений. Загрязнение атмосферного воз­духа автотранспортом в США, Японии и других развитых странах вышло на первое место, опередив промышленность и теплоэлектростанции. Предполагают, что к XXI веку 90% загрязнений будет приходиться на долю автомашин.

В последние годы, с увеличением количества транспортных средств, резко увеличилось загрязнение атмосферного воздуха, доля которого составляет 70 и более процентов от выбросов предприятий. Особенно возросли выбросы в крупных городах и промышленных центрах.

В г. Москве, городах Тюменской области доля выбросов автомобиль­ного транспорта составляет до 90% всех валовых выбросов. В Курской области более 86%.

Из всех исследуемых ингредиентов особую тревогу вызывают чрез­вычайно высокие показатели содержания в атмосферном воздухе на ав­томагистралях в зоне жилой застройки окислов азота. Даже средний по

России процент проб атмосферного воздуха указанного вещества со­ставляет 17,00%, в то время как на многих территориях этот показатель значительно выше (табл. 3).

Таблица 3. Территории, где имеются высокие значения содержания окислов азота в атмосферном воздухе на автомагистралях в зоне жилой застройки

Высоки показатели загрязнения атмосферного воздуха на автомагис­тралях в зоне жилой застройки и окисью углерода. При среднем процен­те проб атмосферного воздуха с превышением ПДК - 18,84% в целом по России, в ряде регионов этот показатель еще более значителен.

Авиатранспорт

Значительно загрязняет атмосферу авиатранспорт. При взлете 4- моторный реактивный самолет оставляет позади себя шлейф ядовитых газов, по объему равный выхлопу 6800 автомобилей.

Один самолет при перелете на 1000 км использует столько же кисло­рода, сколько потребляет один человек в течение года, выделяя соответствующее количество окиси углерода. Реактивный лайнер при перелете из Америки в Европу за 8 часов потребляет 35 т кислорода. Такое коли­чество производят за то же время примерно 25 тыс. гектаров леса. Летя­щие на большой высоте самолеты выбрасывают окислы азота непосред­ственно в нижних слоях стратосферы, где они вступают в реакции, веду­щие к разрушению озонового экрана планеты, защищающего ее от ульт­рафиолетового излучения Солнца. Особенно велико загрязнение атмос­феры вблизи аэропортов.

Ракетно-космическая техника

Активное внедрение ракетно-космической техники также может вли­ять на атмосферу. Например, при взлете американской ракеты-носителя «Титан-III», выводящей на орбиту корабли серии «Шаттл», выбрасыва­ется в атмосферу и околоземное пространство 60 т хлористого водорода, 87 т аэрозолей окиси алюминия, 3 т окиси азота, 0,2 т хлора.

Однако воздействие выбросов при полетах ракет на тропосферу и стратосферу очень незначительно. В глобальном масштабе выбросы НС1 и NO в результате полетов ракетной техники составляют незначительную величину по отношению к аналогичным выбросам теплоэнергоустано-вок, транспорта и промышленности - менее 0,01%.

Показано, что доля ракетной техники в выбросах углекислого газа (С02) относительно других антропогенных источников составляет всего 0,00004%.

В то же время, интенсивное освоение околоземного космического i фостранства в течение последних десятилетий создает возможность се­рьезной угрозы разрушения газовой оболочки Земли, включающей в себя верхнюю атмосферу, ионосферу и магнитосферу, которая простирается на высоту от уровней порядка 25 км (максимум озонового слоя) до не­скольких земных радиусов. Основная опасность разрушения околозем­ного космического пространства заключается в ослаблении защиты все­го живого от ультрафиолетового излучения, которое поглощается непо­средственно газами верхней атмосферы - озоном, молекулярным кисло­родом, азотом.

Теплоэлектростанции

Одним из мощнейших источников загрязнения атмосферного возду­ха являются теплоэлектростанции. При сжигании угля, нефти, мазута в атмосферный воздух выбрасываются окислы серы, зола, окислы азота, окислы кальция и железа. Крупные ТЭЦ выбрасывают в воздух большое количество золы, достигающее десятков тонн в сутки. Так, например, современная ТЭЦ, сжигающая в сутки 2000 т угля с зольностью 20%, при уносе с дымом 80% и при отсутствии золоуловителя будет выбрасывать в атмосферу ежесуточно 320 т золы.

Составной частью угля всех сортов является сера. Ее количество ко­леблется от 1 до 6%. При горении угля только 10% серы - сульфатная сера - не горит и остается с золой и шлаком. Остальная «горючая сера» 1 при горении образует сернистый газ и небольшое количество серного ангидрида, которые выбрасываются в атмосферу. При сжигании в топках электростанций 1 т топлива образуется 20 кг окиси углерода, 160-200 кг аэрозоля и сажи. При горении угля образуются окислы азота, которые при взаимодействии с углеводородами, находящимися в приземных слоях атмосферы, образуют озон, увеличение концентрации которого в атмос­ферном воздухе городских территорий может приводить к увеличению ; заболеваний органов дыхания. Кроме того, в угле в небольших количествах содержится мышьяк, являющийся канцерогеном, который выбра­сывается при сжигании угля вместе с золой и взвешенными частицами. По некоторым оценкам, при сжигании угля в атмосферу ежегодно выбрасывается 1000-3000 т мышьяка. В летучей золе, выбрасываемой теп­ловыми электростанциями, работающими на угле, присутствует неболь­шое количество селена. Основная часть селена содержится в высоко­дисперсных частицах летучей золы, не поддающимися осаждению в элек­тростатических пылеуловителях, которыми оборудуются воздухоочистные сооружения. Высокое содержание селена в почве территорий, рас­положенных вблизи теплоэлектростанций, может быть небезопасным для здоровья человека и животных. Кроме того, в летучей золе выбросов тепловых электростанций, работающих на угле, присутствуют радиоак­тивные элементы. Уровень радиоактивности этих выбросов невелик, около 1 % естественного радиоактивного фона.

Таким образом, теплоэлектростанции, работающие на сжигании ископа­емого топлива - угля, нефти, газа - загрязняют атмосферный воздух дву­окисью углерода, окислами серы, окислами азота, различными твердыми | частицами, содержащими мышьяк, селен, радиоактивные материалы.

Промышленные предприятия.

Значительное загрязнение атмосферного воздуха происходит вслед­ствие деятельности промышленных предприятий.

Предприятия черной металлургии выбрасывают в атмосферу с газами 1 домен железнорудную пыль, сернистый газ, окись углерода, окись азо­та, фенолы, окислы металлов и ряд других примесей. Мартеновские и конверторные цеха являются источниками пыли. Производство 1 т мар­теновской стали сопровождается выбросом в атмосферу 3000-4000 м3 газов с содержанием в них пыли по 0,5 г/м, 60 кг СО и 3 кг SO,.

В выбросах предприятий цветной металлургии присутствуют мышь­як, свинец, пыль, сернистый газ, фтористые соединения, окислы тяже­лых металлов и ряд других примесей. Иногда они обнаруживаются на расстоянии 4-5 км от источника.

С выбросами коксохимических предприятий в воздух поступают фе­нол, различные углеводороды, сернистый газ и ряд других токсических соединений. В районе коксохимических заводов сероводород обнаруживается в, превышающей допустимую, концентрации на расстоянии 12 км, сернистый газ - до 11 км, бенз(а)пирен - до 2 км.

Нефтеперерабатывающие заводы, предприятия химической промышленности являются источниками выбросов в атмосферу углево­дородов. В воздухе крупных городов обнаруживается до 50 различных соединений углеводородов - парафины, олефины, ацетилены, ароматические углеводороды, хлорированные углеводороды и т.д. Осо­бое значение имеет выброс полициклических ароматических углеводородов, в т.ч. канцерогена 3,4-бенз(а)пирена.

В выбросах химических заводов органического синтеза могут содержаться самые разнообразные по химической природе примеси в зависимости от технологии производства.

Металлургические, нефтеперерабатывающие предприятия, автотранспорт, энергетические установки, особенно котельные, работающие на твердом топливе, являются наиболее крупными источни­ками загрязнения атмосферы сернистыми газами.

Загрязнение воздуха имеет многообразные вредные последствия. Воз­действия его могут быть различны в зависимости от вида загрязнителя, концентрации его в воздухе, длительности и периодичности воздействия.

Неблагоприятное действие веществ, обладающих токсичными свой­ствами, при проникании в организм человека может проявляться в виде острых или хронических отравлений и другого рода заболеваний. Кроме того, вещества с генетической активностью могут оказаться причиной врожденных уродств и дефектов развития.

Загрязнение атмосферы снижает продуктивность и плодовитость до­машних и диких животных, птиц. Выпадая на почву и в водоемы, вред­ные примеси, загрязняя атмосферу, ведут к уничтожению растительнос­ти. Под действием атмосферного загрязнения происходит разрушение зданий и сооружений, памятников истории, архитектуры, культуры и ис­кусства. Во многих промышленно развитых странах экономический ущерб от загрязнения окружающей среды составляет 3-5% валового националь­ного продукта. Так, например, в США годовой материальный ущерб, обусловленный загрязнением атмосферы городов, исчисляется в 24 млрд. долларов. Серьезным последствием деятельности промышленных предприятий и транспортных средств является избыточное потребление кислорода. Известно, что человек без пищи может прожить несколько месяцев, без воды - несколько дней, а без кислорода - всего несколько секунд. ;

В состоянии покоя в одну минуту человеку необходимо 8-10 л возду­ха, в час - 500-600 л, в сутки - 12000-14000 л. При деятельности, не связанной со значительной физической нагрузкой, потребность в возду­хе возрастает до 20000 л в сутки. При физической нагрузке потребление воздуха увеличивается в 10 раз и более. В пересчете на кислород в сутки ; в состоянии покоя человеком потребляется 200-300 л, при легкой работе - до 500 л в сутки, или 24-25 л кислорода в час, при тяжелой работе • (4500 ккал в сутки) - до 900 л кислорода в сутки, или 38-40 л в час. В ; среднем в год человеку необходимо 150 м3 кислорода.

Человеческий организм предъявляет весьма высокие требования к химическому составу и физическим свойствам воздуха. Этот состав и '■ свойства должны обеспечивать существование человека без перенапряжения его компенсаторных механизмов и тем более без патологических изменений в состоянии здоровья.

Загрязнение атмосферного воздуха, кроме локальных эффектов, яв­ляется причиной последствий глобального масштаба. Кислотные дожди, глобальное потепление, нарушение озонового слоя Земли вызваны загрязнением атмосферного воздуха.

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ

Широко известный ныне термин «кислотные дожди» появился в 1872 г., его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начала химической климатологии». Наиболее глубоко научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

К основным загрязнениям атмосферы, которые являются источника­ми образования кислотных дождей, относятся диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения (ЛОС). Как уже отмечалось, при производстве электроэнергии более 90% выбросов диоксида серы обра­зуются в результате работы тепловых электростанций. Образующаяся при сжигании угля и нефти двуокись серы, поступая в атмосферный воздух, окисляется кислородом воздуха до трехокиси, которая сразу же реагирует с водяными парами, образуя сернистую кислоту, которая, в свою очередь, постепенно окисляясь, превращается в серную кислоту (рис.6-2).

Большая часть двуокиси серы превращается в серную кислоту в те­чение нескольких дней после ее выброса в атмосферу. Количество со­держащегося в городском воздухе капелек серной кислоты может дос­тигать 5-20%. За это время ветровые потоки способны отнести эти за­грязнения на сотни километров от места их выброса.

В США от электростанций в атмосферу поступает 65% всех выбросов диоксида серы. В Канаде на долю этого источника приходится только 17% суммарного выброса диоксида серы, основным источником кото­рого является цветная металлургия, дающая 43% выбросов диоксида. Основными источниками диоксида серы в России являются электроэнер­гетика, цветная и черная металлургия.

Как уже говорилось, наиболее значительным источником оксидов азота | и ЛОС являются транспортные средства, особенно автомобили, работа­ющие на бензине.

Необходимо также отметить еще один источник загрязнения воздуха- 'f сжигание мусора и городских отходов. При этом в развитых странах доля диоксида серы может достигать 12% от суммарного выброса, ок­сида углерода - до 5%, ЛОС - до 8%.

Природные источники оксидов азота играют более важную роль по сравнению с источниками серосодержащих соединений и составляют около 12% всех выбросов в атмосферу. Основные природные источники оксидов азота - грозовые разряды и молнии, почвенные микроорганиз­мы, микрофлора пресных и океанических вод, часть оксидов поступает в нижние слои атмосферы из стратосферы.

В образовании кислотных дождей участвуют также продукты жизне­деятельности растений, природные газы, выходящие из почвы, продукты горения биомассы (например, при лесных пожарах).

В сравнении с антропогенными из природных источников выделяется значительно меньше азот- и серосодержащих соединений. Так, в США выбросы сернистых продуктов из природных источников составляют не | более 4% от общего выброса серы, в Канаде, где общий уровень антро­погенных выбросов значительно ниже, эти выбросы достигают 18%.

При анализе соединений, которые являются предшественниками кис- | лотных дождей, а также при определении интенсивности кислотных дож­дей следует учитывать наряду с антропогенными также и природные ис­точники, например, лесные массивы, так как они в процессе газообмена выделяют значительное количество органических веществ. При этом сле­дует обратить внимание, что выделяемый из антропогенных источников | аммиак может существенно влиять на нейтрализацию кислотных компо­нентов и т.д.

Существует точка зрения, что кислотные дожди - не порождение века индустриализации, и что они были причинами катаклизмов и в далекие времена. Так, в 1987 г. американские ученые Р. Прини и Б. Фегли выдви­нули новую гипотезу о причинах гибели динозавров. Они считают, что эти гигантские рептилии вымерли в результате длительных кислотных дождей, возникших в результате столкновения планеты Земля с кометой. Именно тогда в атмосфере образовалось большое количество оксидов азота, которые выпадали в виде дождей с высоким содержанием азотной кислоты.

Однако современные масштабы кислотные дожди приобрели в ре­зультате деятельности промышленных предприятий и различных транс­портных средств в последние десятилетия.

Как известно, кислотность измеряется показателем рН, который вы­ражается десятичным логарифмом концентрации водородных ионов. При нормальных условиях облачная или дождевая вода имеет рН=5,6-5,7. В природных средах рН в естественных условиях может меняться, и вода и почвы, обладая буферными возможностями, способны нейтрализовать определенную часть кислоты, сохранив рН своей среды. В своей эволю­ции живые организмы приспособились к физической и химической сре­де и могут существовать только в определенном интервале рН. Измене­ния кислотности среды ведет за собой глубокие химические и биологи­ческие перестройки водных экосистем. Так, при снижении рН до 6,5-6,0 погибают улитки, моллюски, ракообразные, гибнет икра земноводных, а при рН=6,0-5,0 гибнут сиговые рыбы, форель, хариус, лосось, плотва, окунь, щука, наиболее чувствительные планктонные организмы и насе­комые. Причиной гибели рыбы является не только прямое действие кис­лоты, но и результат действия подвижного алюминия, вытесненного из г орных пород и донных отложений, который повреждает жаберный аппа­рат. Изтза нарушений кальциевого равновесия рыба теряет способность к воспроизводству. При рН<5,5 нитчатые водоросли и мхи вытесняют ос­новную растительность в воду, переселяется даже сфагновый мох - оби­татель суши. При снижении рН ниже 4,5 в воде озер вымирают микроор­ганизмы, развиваются анаэробные процессы с выделением метана и се­роводорода.

В Канаде из-за частых кислотных дождей стали мертвыми 4000 озер, а 12000 озер находятся на грани гибели. В Швейцарии в 18000 озер нару­шено биологическое равновесие.

Закисление дождей, а затем почв и природных вод вначале протека­ло, как скрытый, незаметный процесс. Более четверти века назад первы­ми забили тревогу жители скандинавских стран в связи с гибелью в ре­ках и озерах лосося и форели.

Кислотные дожди наносят огромный вред лесам. Кислота увеличива­ет подвижность алюминия в почвах, который токсичен для мелких кор­ней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Чаще всего страдают пихта, ель, сосна, т.к. смена хвои происходит реже, чем листьев, и она накапливает больше вредных веществ за один и тот же период времени. В горах Норвегии, где осадки содержат большое коли­чество окислов серы, снег стал серого цвета, раньше времени в лесах | листва устилала землю, стали высыхать леса. В дальнейшем на подоб­ные явления обратили внимание в США, Канаде, Западной Европе. В Германии количество пострадавших лесов достигло в последние десятилетия 30%, а местами - 50%. В некоторых районах Швейцарии погибла 1/3 всех елей. В горно-лесных районах Баварии, Шварцвальда, Бадена пострадало до 50% лесных угодий. Проведенные исследования показывают, что в последние 10 лет скорость роста многих вечнозеленых растений замедлилась на 20-30% (по сравнению с 1930-1950 гг.) Годы исследований и результаты многочисленных научных форумов позволили осознать масштабы надвигающейся опасности. Было показано, что десятки лет над Северной Америкой и Европой выпадают дожди с содержанием в них кислоты, в сотни и тысячи раз превышающим естественные природные концентрации. По содержанию кислоты современ­ные дожди в ряде случаев соответствуют кислотности сухого вина, а часто и столового уксуса. Бурное развитие энергетики сопровождается закислением окружающей среды, а увеличение высоты труб до 250-300-400 м приводит к рас­сеиванию выбросов предприятий энергетики на огромные территории, преодолению больших расстояний и переносу через государственные границы. В результате кислотные дожди не признают границу между государствами или народами. Великобритания и Северная Европа экспор­тирует кислотные дожди в Швецию и Норвегию. Промышленные и автомобильные выбросы в США неизменно вносят вклад в кислотные дожди над Канадой, а Канада ответственна за такие же дожди в США. Возмож­ности трансграничного загрязнения атмосферного воздуха приводят к тому, что, например, в странах Скандинавии только 20-25% всех кислотных дождей - собственного происхождения, остальные они получают от дальних и ближних соседей.

В некоторых странах (Чехия, Словакия, Греция, Англия, Норвегия, | Польша) доля деградированных лесов достигает 49-71% от общей пло­щади лесных массивов. В связи с этим в 1994 г. западно-европейские страны подписали Международное соглашение, по которому они обяза­ны за последующие 15 лет сократить выбросы диоксида серы примерно § на 70%. Сейчас в Европе действует сеть из 90 станций мониторинга, осу­ществляющих контроль за кислотностью атмосферных осадков.

До настоящего времени не обнаружено прямого воздействия кислотных дождей на здоровье человека, но вероятность этого, несомненно, существует. В частности, эта вероятность связана с повышенной способ­ностью подкисленной воды растворять или каким-то другим способом действовать на различные материалы. Показано, что ртуть, содержащая­ся в природных водоемах, может под влиянием кислой среды превра­титься в ядовитую монометиловую ртуть. Рыба, накапливая в своих тка­нях соединения ртути, может стать источником отравления человека.

Другой пример неблагоприятного воздействия кислотных дождей может проявиться в том, что при заборе питьевой воды с повышенной кислотностью токсические материалы из труб и др. изделий могут ра­створяться в ней и неблагоприятно воздействовать на организм человека.

Таким образом, кислотные дожди приводят к ряду следующих отри­цательных экологических последствий:

• ухудшение видимости атмосферы;

• закисление почв и уменьшение их плодородия;

• закисление пресноводных водоемов и, как результат, сокращение запасов ценных видов рыб;

• повреждение и гибель лесных формаций;

• уничтожение и гибель некоторых видов животных;

• ускорение коррозии мостов, плотин, зданий, металлических конст­рукций и др.;

• ущерб памятникам мировой культуры;

• вред здоровью людей.

ИЗМЕНЕНИЕ КЛИМАТА

Серьезные изменения вследствие деятельности человека происходят с климатом. В то же время, изменения климата способны вызвать значи­тельные нарушения как в экосистемах Земли, так и в жизнедеятельности человека.

Рассматривая изменения климата как экологическую проблему, воз­никшую в результате деятельности человека, прежде всего нужно пред­ставлять, какой смысл вкладывается в это понятие. К настоящему време­ни известно около 60-70 определений понятия «климат». Сам термин, буквально означающий накопление солнечных лучей, был введен древ­негреческим астрономом Гиппархом (190-120 гг. до н.э.). Затем это по­нятие развивалось древнегреческими учеными. Примерно до конца XVIII века господствовало мнение, что климат определяется высотой солнца над горизонтом. Согласно этому представлению, существовало девять типов климатов. В последующем было принято другое деление. Климат Земли делился на 36 типов по обе стороны от экватора.

В дальнейшем стало ясно, что средние условия погоды в так называ­емых одинаковых климатических условиях отличаются, в связи с чем появились новые определения. Наиболее полное было дано А. Гумбольтом в 1831 г. и опубликовано в 1845 г. в его известной книге «Космос». По Гумбольту, слово «климат» прежде всего обозначает специфическое свойство атмосферы. С 70-х годов XIX века климат трактуется уже «как общее состояние погоды в определенном месте или в определенной стра­не», или, точнее говоря, совокупность средних величин и свойств всех метеорологических элементов есть не что иное, как климат.

В XX веке научные дискуссии по климату продолжались, и лишь в 70-х годах было дано определение понятия климата как совокупности статистических свойств климатической системы за достаточно дли­тельный, но ограниченный промежуток времени. Большинство иссле­дователей сходятся на том, что период осреднения должен быть от не­скольких лет до 10 и даже 30 лет.

Б.П. Алисов в своей классификации климатов в качестве исходного принципа рассматривает географические типы воздушных масс и их цир­куляцию. В каждом полушарии выделяется четыре основных климати­ческих пояса, в каждом поясе под влиянием суши и моря формируются континентальные и морские подтипы воздушных сред и климатов. Выде­ляются жаркие климаты (экваториальный, тропический, субконтиненталь­ный), субтропические (климат Средиземноморья, сухих субтропиков, влажных субтропиков), умеренные (в северном полушарии - морской или западно-европейский, материковый или тайга, ардынский степной и пустынный умеренный, муссонный умеренных широт), холодные и кли­маты вечного снега.

Климатическая система включает ряд компонентов, находящихся меж­ду собой в сложном взаимодействии: атмосферу, океан, поверхность суши, криосферу (вода в замерзшем состоянии), биосферу.

Изменения климата, которые носили глобальный характер, охватыва­ли как длительные, так и более короткие периоды истории Земли и вызы­вались, в основном, естественными причинами, которые можно разде­лить на следующие группы:

астрономические факторы, связанные с изменением параметров земной орбиты, наклоном земной оси и процессами на Солнце или в Солнечной системе;

геофизические факторы, обусловленные свойствами Земли как пла­неты (размеры, масса, строение, процессы в ее недрах, гравитационные и магнитные поля, состав атмосферы в процессе эволюции);

циркуляционные факторы, связанные в основном с процессами внутри самой атмосферы.

Наряду с естественными причинами в течение многих сотен лет от­дельные изменения климата возможны в результате человеческой дея­тельности за счет вырубки и выжигания лесов на больших простран­ствах, увеличения пахотных земель, вытаптывания растительности жи­вотными в так называемых аридных зонах, что могло способствовать наступлению пустынь и др. Безусловно, человеческая деятельность по­добного рода не способна повлиять на крупные климатические колеба­ния: ледниковые и межледниковые периоды или даже малый климати­ческий оптимум и малый ледниковый период.

В то же время следует знать, что дальнейшее бурное развитие хозяй­ственной деятельности, наблюдающееся в последние десятилетия во многих странах мира, приводит ко все возрастающему влиянию человека на окружающую среду и климат. Другими словами, в воздействии на климат обретают силу антропогенные факторы.

Можно выделить два типа воздействий на климат:

• в результате хозяйственной деятельности;

• в результате деятельности с целью изменения климата в нужном че­ловеку направлении.

Хозяйственная деятельность, в течение длительного времени проявля­ющаяся в вырубке и выжигании лесов, распахивании земли, засажива­ния территории различного вида растительностью, приводила к тому, что человек неосознанно менял характер подстилающей поверхности, ее аль­бедо (величина, характеризующая способность поверхности отражать падающий на нее поток электромагнитного излучения) и тем самым спо­собствовал изменению теплового баланса системы Земля-атмосфера.

В современном мире продолжают создаваться новые водохранили­ща, каналы, изменяются русла рек, осушаются болота, продолжают ин­тенсивно вырубаться леса и т.д. На характере подстилающей поверхнос­ти сказываются эрозии почв. Все это влияет не только на альбедо, но и на газовый обмен с атмосферой, влаго- и теплообмен атмосферы и подсти­лающей поверхности.

В связи с ростом населения и объема производства, с развитием энер­гетики возрастает поступление в атмосферу тепловых выбросов.

Воздействие топливно-энергетического комплекса на климат прояв­ляется прежде всего за счет выброса в атмосферу аэрозолей, из которых наибольшее значение имеют сажа и продукты сгорания в виде соедине­ний серы. В результате сжигания химического топлива в атмосферу по­ступают радиационно-активные малые газовые компоненты.

На климат также может влиять загрязнение океана нефтяными про­дуктами, нарушающее тепло- и влагообмен между атмосферой и океа­ном, сжигание топлива, увеличивающее выброс в атмосферу водяного пара, действие оросительных систем, повышающее испарение и др.

Пагубное воздействие на климат могут оказать испытания ядерного оружия, способствующие образованию и накапливанию в атмосфере аэрозоля, окислов азота, радиоуглерода и других компонентов, разруша­ющих озонный слой, и др.

В 1979 г. вопрос об антропогенном изменении микроклимата рассмат­ривается на Всемирной Конференции по климату в Женеве, где говорили о том, что изменения климата в будущем неизбежны, но когда они станут заметными, изменения могут быть необратимыми. В связи с этим необхо­дима выработка стратегии, которая позволит человечеству избежать не­гативных последствий возможных изменений климата.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]