Содержание:
Глава 1.
Введение
Загрязнение атмосферы
Источники загрязнения атмосферы
Химическое загрязнение атмосферы
Аэрозольное загрязнение атмосферы
Фотохимический туман ( смог )
Глава 2.
Загрязнение атмосферы выбросами транспорта
Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта
Средства защиты атмосферы
Заключение
Список использованной литературы
Глава 1.
Введение
проблема Загрязнения атмосферы сейчас одна из самых важных на сегодняшний день. Стремительный рост численности человечества и его научно-технической вооруженности в корне изменила ситуацию на Земле. Если в недавнем прошлом вся человеческая деятельность проявлялась отрицательно лишь на ограниченных, хоть и многочисленных территориях, а сила воздействия была несравненно меньше мощного круговорота веществ в природе, то теперь масштабы естественных и антропогенных процессов стали сопоставимыми, а соотношения между ними продолжает изменяться с ускорением в сторону возрастания мощности антропогенного влияния на биосферу.
Загрязнение атмосферы
Загрязнении атмосферы - привнесения в атмосферу или образований в ней физико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами.
Классификация по природе и происхождению основных веществ, загрязняющих атмосферу. Таблица 1
Природа загрязнения |
Источник загрязнения |
Углекислый газ |
Вулканическая деятельность Дыхание живых организмов |
Окись углерода |
Сжигание ископаемою топлива Вулканическая деятельность Двигатель внутреннего сгорания |
Углероды, органические соединения |
Химическая промышленность Сжигания отходов Двигатель внутреннего сгорания Разнообразное топливо |
Сернистый газ и другие природные серы |
Вулканическая деятельность Морские Бреды Бактерии сжигания топлива Двигатель внутреннего сгорания |
Радиоактивные вещества |
Химическая промышленность Атомные электростанции Ядерные вещества |
Твёрдые частицы. |
Вулканическая деятельность Метеориты Ветровая эрозия - водяная пыль |
Тяжелые металлы |
Промышленность Двигатель внутреннего сгорания |
Естественными источниками загрязнения атмосферы служат вулканизм, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и пр. Эти факторы не угрожают отрицательными последствиями природным экосистемам, за исключением некоторых катастрофических природных Явлений. Например, извержение вулканов Каратау в 1883г., Катмай (Аляска) в 1912г., Пинатубу (Филиппины) в 1991г. когда в атмосферу выброшено 20 км измельченного теплового материала. Пепел этих извержений распространяется на большую часть поверхности земли и вызвал изменения: уменьшение притока солнечной радиации на 10-20%, что вызвало в северном полушарии понижение среднегодовой температуры воздуха 0,5 С.
Также источником запыленности атмосферы могут быть крупные лесные пожары, дым от которых распространяется на тысячи км. Это приводит к значительному уменьшению притока солнечной радиации к земной поверхности.
Однако в последние десятилетие антропогенные факторы загрязнения атмосферы стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный характер. Они могут оказывать различные воздействия на атмосферы: непосредственное - на состояние атмосферы (нагревание, изменение влажности и др.); воздействие на физико-химические свойства атмосферы (изменение состава, увеличение концентрации СО2, аэрозолей, фреонов и пр.); воздействие на свойства подстилающей поверхности (изменение величины альбедо, системы "океан-атмосфера" и др.) (Израиль, 1984). К основным источникам загрязнения относятся: промышленные предприятия, транспорт, теплоэнергетика, сельское хозяйство и др. Среди отраслей промышленности особенно токсичные выбросы в атмосферу дают предприятия цветной металлургии, химической, нефтяной, чёрной металлургии, деревообрабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности и т.д.
Таблица 2
Источники загрязнения атмосферы |
|
Естественные |
Искусственные (антропогенные) |
Пыльные бури Вулканизм Лесные пожары Выветривание Разложение живых организмов |
Промышленные предприятия Транспорт Теплоэнергетика Отопление жилищ Сельское хозяйство
|
По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества подразделяются на твёрдые, жидкие и газообразные, причём последние составляют около 90% от общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ. Значительную долю загрязнения атмосферного воздуха, особенно в городах и посёлках городского типа, вносит автотранспорт. Так, в атмосферный воздух Москвы ежегодно поступает 1290 тыс.т загрязняющих веществ, из них более 70% приходится на автотранспорт. В среднем на каждого жителя столицы приходится по 120 кг. различных загрязняющих компонентов.
Сравнительно недавно появились данные по загрязнению атмосферы над территорией России в сравнении с глобальными выбросами и отдельными западноевропейскими странами. Так, в 1990 г. в мире в атмосферу выбрасывалось более 400 мил. т. четырех главных загрязнителей.
Таблица 3
Вещества (мил. т.) |
Диоксид серы |
Оксид азота |
Оксид углерода |
Твердые частицы |
Всего |
Глобальный выброс |
99 |
68 |
177 |
57 |
401 |
Россия(только стационарные источники) |
9,2 |
3 |
7,6 |
6,4 |
26,2 |
Россия (с учетом всех источников) |
12 |
5,8 |
5,6 |
12,2 |
13,2 |
Как видно Россия не является основным поставщиком этих веществ в атмосферу, её вклад составляет: по диоксиду серы - 12 % (США - 21%),оксида азота - около 6% (США - 20%) и т.д. Также у России намного ниже, чем в США и в Западной Европе, потоки загрязнителей на единицу площади и на одного жителя, в частности, по диоксиду серы на один километр в квадрате в России приходится 0,7 т., в ФРГ -10 и в Великобритании - 14,5 т. В то же время Эти показатели существенно выше на единицу валового национального продукта, что говорит о высокой ресурсоемкости, устаревшихтехнологиях, используемых в России, а также недостаточно широком применении очистительных установок и их низкой эффективности.
Существенный выброс загрязняющих веществ в атмосферу над территорией России в 1991г. составил 53 мин. т. из них выбросы о стационарных источников - 32 и от автотранспорта 21 мил. т.
Источники загрязнения атмосферы
Источники загрязнения aтмoсфернoгo вoздухa бывaют кaк прирoднoгo (естественнoгo) прoисхoждения, тaк и aнтрoпoгеннoгo. Оснoвными прирoдными истoчникaми зaгрязнения aтмoсферы химическими веществaми являются действующие вулкaны, лесные, степные, пoдземные угoльные, тoрфяные пoжaры, естественные выхoды прирoдных гaзoв и ряд других истoчникoв. Зa счет прирoдных истoчникoв зaгрязнение aтмoсферы прoисхoдит медленнo и челoвек зa мнoгие стoлетия приспoсoбился к тaкoму зaгрязнению, тем бoлее чтo влияние егo сoбственнoй деятельнoсти нa зaгрязнение ОС в недaлекoм прoшлoм (100−150 лет нaзaд) былo незнaчительнo. Среди всех видoв aнтрoпoгеннoгo зaгрязнения именнo химическoе зaгрязнение aтмoсферы предстaвляет нaибoльшую oпaснoсть для прирoдных экoсистем и челoвекa. Пo рaсчетaм специaлистoв, в нaстoящее время в oкружaющей среде сoдержится бoлее 4 млн. химических сoединений, причем их aрсенaл ежегoднo пoпoлняется еще 250 тыс. нoвых веществ. Мнoгие из них небезoпaсны для челoвекa, oблaдaя рaзнoй степенью тoксичнoсти. В нaстoящее время oбъемы выбрoсoв вредных веществ в aтмoсферу срaвнимы с их пoступлением в нее результaте естественных прoцессoв. Причем нaибoлее oпaсны те вoздействия челoвекa нa aтмoсферу, кoтoрые приoбрели знaчение глобальных или имеют тенденцию перерaстaния в них. Пo oбъему выбрoсoв химических веществ в aтмoсферу лидируют тaкие химические веществa кaк двуoкись углерoдa, прoмышленнaя пыль, мoнooкись углерoдa, летучие углевoдoрoды, oкислы серы, oкислы aзoтa и другие веществa (1). Мнoгие зaгрязняющие веществa, oсoбеннo в виде aэрoзoлей, мoгут перенoситься в aтмoсфере нa чрезвычaйнo бoльшие рaсстoяния. Этo зa¬грязнение не имеет нaциoнaльных грaниц, a нoсит глoбaльный хaрaктер. Зaгрязняющие веществa нередкo oбнaруживaются нa рaсстoяниях, oтдa¬ленных oт истoчникa зaгрязнения нa сoтни и дaже тысячи килoметрoв. С целью решения дaннoй прoблемы нa нaднaциoнaльнoм урoвне в 1979 г. пoд эгидoй ООН рaзрaбoтaнa и принятa Кoнвенция «О трaнсгрaничнoм зaгрязнении вoздухa нa бoльшие рaсстoяния».
Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:
Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5млрд.т. углекислого газа в год.
Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.
Выхлопы современных самолетов с оксидами азота и газообразными фтороуглеродами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы.
Производительная деятельность.
Выбросы предприятиями различных газов.
Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.
Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а так же всех возможных микробов, вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения и животных.
Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоеденения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы.
Основные загрязнители воздуха жилых помещений – пыль и табачный дым, угарный и углекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы, дезодоранты, моющие средства, аэрозоли лекарств, микробы и бактерии.
Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме токсичности загрязняющих веществ ( канцерогенное, мутагенное, аллергенно и другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к аккумуляции в организме человека и пищевой цепи.
Стационарных постов наблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяют адекватно оценить его состояние в крупных промышленно – урбанизованных центрах. В качестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можно использовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очагов радиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучалась хвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в воздухе. Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смога в городах.
Прогноз состояние приземной атмосферы осуществляется по комплексным данным. К ним прежде всего относятся результаты мониторинговых наблюдений, закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере, особенности антропогенных и природных процессов загрязнения воздушного бассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа и других факторов на распределение загрязнителей в окружающей среде. Для этого в отношении конкретного региона разрабатываются эвристичные модели изменения приземной атмосферы во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решении этой проблемы достигнуты для районов расположения АЭС. Конечный результат применения таких моделей – количественная оценка риска загрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально – экономической точки зрения.
Химическое загрязнение атмосферы
увеличение количества химических компонентов определённой среды, а также проникновение (введение) в неё химических веществ в концентрациях, превышающих норму или не свойственных ей. Наиболее опасно для природных экосистем и человека именно химическое загрязнение, поставляющее в окружающую среду различные токсиканты – аэрозоли, химические вещества, тяжелые металлы, пестициды, пластмассы, поверхностно-активные вещества и др.
Стационарные источники
Химическая промышленность
Большинство органических продуктов и конечная продукция, применяемая или производимая в отраслях химической промышленности, изготавливается из ограниченного числа основных продуктов нефтехимии. При переработке сырой нефти или природного газа на различных стадиях процесса, например, перегонке, каталитическом крекинге, удалении серы и алкилировании, возникают как газообразные, так и растворенные в воде и сбрасываемые в канализацию отходы. К ним относятся остатки и отходы технологических процессов, не поддающиеся дальнейшей переработке. Эти отходы являются одним из основных источников химического загрязнения.
Газообразные выбросы установок перегонки и крекинга при переработке нефти в основном содержат углеводороды, моноксид углерода, сероводород, аммиак и оксиды азота. Та часть этих веществ, которую удается собрать в газоуловителях перед выходом в атмосферу, сжигается в факелах, в результате чего появляются продукты сгорания углеводородов, моноксид углерода, оксиды азота и диоксид серы. При сжигании кислотных продуктов алкилирования образуется фтороводород, поступающий в атмосферу. Также имеют место неконтролируемые эмиссии, вызванные различными утечками, недостатками в обслуживании оборудования, нарушениями технологического процесса, авариями, а также испарением газообразных веществ из технологической системы водоснабжения и из сточных вод.
Среди других загрязнителей биосферы доля окислов азота и свинца увеличивается постоянно. Ежегодный выброс этих соединений в атмосферу Земли достиг 50 млн.т.
Загрязнение окружающей среды свинцом и его соединениями предприятиями металлургической промышленности определяется спецификой их производственной деятельности: непосредственное производство свинца и его соединений, попутное извлечение свинца из других видов сырья, содержащих свинец в виде примеси; очистка получаемой продукции от примеси свинца и т.д. По данным ГосКомСтата России вклад различных отраслей промышленности в загрязнение атмосферного воздуха свинцом стационарными источниками оценивается, следующим образом:
цветная металлургия - 86,7%
машиностроение и металлообработка - 8,8%
черная металлургия - 8,8%
химическая и нефтехимическая промышленность - 0,5%
деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность - 0,3%
транспортные предприятия, пищевая промышленность, промышленность строительных материалов, электроэнергетика и топливная промышленность - по 0,1%
другие отрасли промышленности - около 1,8%;
Энергетическая промышленность
Большое количество отходов связанно с производством энергии, на потреблении которой основана вся хозяйственная деятельность. Вследствие сжигания ископаемого топлива в целях получения энергии в атмосферу сейчас идет мощный поток восстановительных газов.
Выбросы в атмосферу электростанцией мощностью 1000МВт в год
Топливо |
Выбросы, тонны |
|||
CO |
NOx |
SO2 |
Углеводороды |
|
Уголь |
2000 |
27000 |
110000 |
400 |
Нефть |
700 |
25000 |
37000 |
470 |
Природный газ |
- |
20000 |
20,5 |
34 |
Нестационарные источники загрязнения
По данным ГИБДД России в России сейчас насчитывается не менее 36 млн. автомобилей. Темпы прироста парка автомобилей за последний год составили в среднем по России около 17%. На долю автомобилей приходится 25 % сжигаемого топлива. За время эксплуатации, равное 6 годам, один усредненный автомобиль выбрасывает в атмосферу:
9т. - CO2,
0,9т. - CO,
0,25т. - NOx,
80кг. - углеводородов.
Так же суммарное поступление свинца в атмосферу от автотранспорта на территории России в 2000г. оценивается величиной около 4000т. Пространственное распределение этих выбросов, показывает, что максимальная нагрузка свинца от выбросов автотранспорта приходятся на Московскую и Самарскую области. За ними следуют Калужская, Нижегородская, Владимирская области и другие субъекты Федерации, расположенные в центральной части ЕТР и Северного Кавказа. Наибольшие абсолютные выбросы свинца отмечаются в Уральском (685т.), Поволжском (651т.) и Западно-Сибирском (568т.) регионах. 54% общей массы свинца поступает в атмосферу от грузового транспорта.
Основные загрязняющие вещества
По расчетам специалистов, в настоящее время в природной среде содержится от 7 до 8,6 млн химических веществ, причем их арсенал ежегодно пополняют ещё 250 тыс. новых соединений. Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны 200 наименований (список составлен экспертами ЮНЕСКО): бензол, асбест, бензапирен, пестициды (ДДТ, элдрин, линдан и др.), тяжелые металлы (особенно ртуть, свинец, кадмий), разнообразные красители и пищевые добавки.
Влияние на человека
По оценкам Всемирной Организации Здравоохранения (ВОЗ), в мире около 600 млн человек подвержены воздействию атмосферы с повышенной концентрацией диоксида серы и более 1 млрд человек (каждый шестой житель планеты) - вредной для здоровья концентрацией взвешенных частиц в атмосфере
Аэрозольное загрязнение атмосферы
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва ( 1250-300 тонн 0взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 12 тыс.куб.м. 0условного оксида углерода и более 1150 т. 0пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 11 до 13 0атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха не- посредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (смог)
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.
Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.
Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.