37. Источники загрязнения окружающей среды

Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для неё физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде.

Источники загрязнения весьма разнообразны: среди них не только промышленные предприятия и теплоэнергетический комплекс, но и бытовые отходы, отходы животноводства, транспорта, а также химические вещества, намеренно вводимые человеком в экосистемы для защиты полезных продуцентов от вредителей, болезней и сорняков.

Среди ингредиентов загрязнения – тысячи химических соединений, особенно металлы и оксиды, токсические вещества, аэрозоли. Разные источники выбросов могут быть одинаковыми по составу и характеру загрязняющих веществ. Так, углеводороды поступают в атмосферу и при сжигании топлива, и от нефтеперерабатывающей, и от газодобывающей промышленности.

Различают антропогенные загрязнители, разрушаемые биологическими процессами и неразрушаемые ими (стойкие). Первые входят в естественные круговороты веществ и поэтому быстро исчезают или подвергаются разрушению биологическими агентами. Вторые не входят в естественные круговороты веществ, а потому разрушаются организмами в пищевых цепях.

Загрязнения окружающей среды подразделяют на природные, вызванные какими-то естественными, обычно катастрофическими причинами (извержение вулкана, селевой поток и т.п.), и антропогенные, возникающие в результате деятельности людей.

Среди антропогенных выделяют загрязнение биологическое – случайное или благодаря деятельности человека; механическое – засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий; химическое – изменение естественных химических свойств среды, в результате которого повышается среднемноголетнее колебание количества каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, или проникновение в среду веществ, нормально отсутствующих в ней или в концентрациях, превышающих норму.

Загрязнение физическое подразделяется на: 1) тепловое (термальное), возникающее в результате повышения температуры среды главным образом в связи с промышленными выбросами нагретого воздуха, отходящих газов и воды; 2) световое – нарушение естественной освещённости местности в результате воздействия искусственных источников света, приводящее к аномалиям в жизни растений и животных; 3) шумовое, образующееся в результате увеличения интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня; 4) электромагнитное, появляющееся в результате изменения электромагнитных средств среды (от линии электропередачи, радио и телевидения, работы некоторых некоторых промышленных установок и т.п.), приводящее к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах; 5) радиоактивные, связанные с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ.

Загрязнение микробиологическое (микробное) – появление необычно большого количества микроорганизмов, связанное с массовым их размножением на антропогенных субстратах или средах, изменённых в ходе хозяйственной деятельности человека.

№38 / Взаимодействие и трансформация загрязнений в окружающей среде.

Загрязнение атмосферы. Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество примесей, поступающих от естественных и техногенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающую при эрозии почвы, частицы морской соли); туман; дым и газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного происхождения и др. Основное техногенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнергетика и ряд отраслей промышленности.

Смог весьма токсичен. Для образования смога в атмосфере в солнечную погоду необходимо наличие оксидов азота и углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия).

Кислотные дожди Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот.Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Источниками поступления соединений серы в атмосферу являются: естественные (вулканическая деятельность, действия микроорганизмов и др.), антропогенные (ТЭС, промышленность и др.); Источниками соединений азота являются: естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы и др.), антропогенные (ТЭС, автотранспорт, промышленность; Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде тумана и паров от промышленных предприятий и автотранспорта.

Разрушение озонового слоя опасно для биосферы, так как оно сопровождается значительным повышением доли ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 290 нм, достигающего земной поверхности. Эти излучения губительны для растительности, особенно для зерновых культур, представляют собой источник канцерогенной опасности для человека, стимулируют рост глазных заболеваний. Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора, азота.

Загрязнение воды При использовании воду, как правило, загрязняют, а затем сбрасывают в водоемы. Внутренние водоемы загрязняются сточными водами различных отраслей промышленности (металлургической, нефтеперерабатывающей, химической и др.), сельского и жилищно-коммунального хозяйства, а также поверхностными стоками. Основными источниками загрязнений являются промышленность и сельское хозяйство. Загрязнители делятся на биологические (органические микроорганизмы), вызывающие брожение воды; химические, изменяющие химический состав воды; физические, изменяющие ее прозрачность (мутность), температуру и другие показатели.

Загрязнение земель. Нарушение верхних слоев земной коры происходит при: добыче полезных ископаемых и их обогащении; захоронении бытовых и промышленных отходов; проведении военных учений и испытаний и т. п. Почвенный покров существенно загрязняется осадками в зонах рассеивания различных выбросов в атмосфере, пахотные земли - при внесении удобрений и применении пестицидов. В настоящее время одной из самых острых проблем является утилизация и захоронение радиоактивных отходов и, прежде всего, отходов АЭС. Опасны и значительны отходы сельскохозяйственного производства - навоз, остатки ядохимикатов, кладбища животных.

№39 / Негативные последствия загрязнения окружающей среды.

1. Изменение туристической карты мира. Глобальное потепление приводит к таянию снегов и ледников, так, например, в Альпийских горах за последние годы существенно сократился горнолыжный сезон, кроме того были сокращены или изменены многие популярные горнолыжные трассы. А на Средиземноморье и в Северной Африке страдает пляжный отдых, ведь большинство людей, предпочитающих проводить отпуск летом, вместе с детьми, вынуждены отказываться от поездок в это время года в эти регионы из-за слишком большой жары.

2. Распространение тропических заболеваний в районах с умеренным климатом. Уже сейчас медики констатируют, что во многих южных районах Средиземноморья тропические бактерии начали прекрасно выживать, в итоге участились случаи заболевания малярией в районах, где прежде такого не наблюдалось.

3. Увеличение числа заболеваний аллергией. В воздухе вокруг нас огромное количество химических веществ, которые самым негативным образом сказываются на здоровье. Они разрушают работу именной системы, а также вызывают различные формы аллергии. Причем особенно сильно это отражается на здоровье детей!

4. Вымирание различных видов животных и растений. От таяния ледников страдают северные животные и растения, более южные погибают от засух. Многие виды рыб вымирают от загрязнения воды. Происходит деградация окружающей среди, из-за слишком быстро меняющихся условий существования большинство видов животных и растений не способны к ним приспособиться, в результате они вымирают. Тем самым, нарушается жизненный цикл всего живого на Земле.

5. Миграции населения. Они происходят из-за изменений климата в сторону увеличения температуры и засух, затопления прибрежных районов и различных техногенных катастроф. В результате во многих районах мира наблюдается перенаселение, другие же становятся безжизненной пустыней, что приводит к увеличению различных конфликтов, росту преступности и голоду.

№40 / Сущность «Парникового эффекта».

Вкратце -Углекислый газ не дает отраженному от Земли тепловому излучению уходить в космическое пространство, что приводит к глобальному потеплению.

Сущность парникового эффекта состоит в том, что атмосфера почти целиком пропускает излучение Солнца к Земле, но из-за наличия в атмосфере парниковых газов (газов, вызывающих парниковый эффект) заметно задерживает обратное тепловое (инфракрасное) излучение земной поверхности. Парниковые газы образуют как бы "стеклянную крышу парника" над планетой и большая часть излучаемого Землей тепла возвращается назад. Тепловая энергия накапливается в приповерхностных слоях атмосферы тем интенсивнее, чем больше в них концентрация парниковых газов. Усиление парникового эффекта приводит к повышению температуры на поверхности Земли и потеплению климата. Благодаря существованию парникового эффекта только 20% теплового излучения земной поверхности безвозвратно уходит в космос. Если бы Земля не имела атмосферы с парниковыми газами, то средняя температура ее поверхности была бы на 33°С ниже. Сейчас средняя температура планеты 15°С. Главным парниковым газом на Земле является водяной пар. Огромный вклад в парниковый эффект вносят двуокись углерода СО₂ (60% вклада) и метан СН₄(20% вклада). К парниковым газам относятся также закись азота N₂O (5% вклада), фреон (15% вклада) и озон.

№41 / Озоновый слой и процесс его разрушения.

При поглощении ультрафиолета в атмосфере образуется своего рода смесь, в которой преобладают свободные электроны, нейтральные атомы кислорода, положительные ионы молекул кислорода. При их взаимодействии и образуется озон.

Мы защищены от агрессивного воздействия ультрафиолетового излучения, так как большая его часть (свыше 99%) поглощается слоем озона в стратосфере на высоте около 25 километров от поверхности земли. Этот слой обычно называют озоновым экраном. 

Озон поглощает некоторую часть инфракрасного излучения Земли. Благодаря этому он задерживает около 20% излучения Земли, повышая отепляющее действие атмосферы.

Разрушение озонового слоя – это разделение молекул озона, которое вызывают встречаемые в стратосфере вещества, разрушающие озоновый слой.

Самые существенные этапы разрушения озонового слоя: 1) Эмиссии: в результате деятельности человека, а также в результате природных процессов на Земле высвобождаются газы, содержащие разрушающие озоновый слой.  2) Аккумулирование (эмитированные газы, содержащие галогены, аккумулируются (накапливаются) в нижних атмосферных слоях, и под воздействием ветра, а также потоков воздуха перемещаются в регионы, которые не находятся в прямой близости с источниками такой эмиссии газов).  3) Перемещение (аккумулированные газы, содержащие галогены, с помощью потоков воздуха перемещаются в стратосферу).  4) Преобразование (бóльшая часть газов, содержащих галогены, под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере преобразуется в легко реагирующие галогенные газы, в результате чего в полярных регионах Земного шара разрушение озонового слоя происходит сравнительно активнее).  5) Химические реакции (легко реагирующие галогенные газы вызывают разрушение озона стратосферы; фактор, способствующий реакциям – полярные стратосферные облака).  6) Удаление (под воздействием воздушных потоков легко реагирующие галогенные газы возвращаются в тропосферу, где из-за присутствующей в облаках влажности и дождей разделяются, и таким образом из атмосферы полностью удаляются).

№42 / Круговорот веществ и энергии в природе.

Глобальный биотический круговорот веществ осуществляется при участии всех организмов, населяющих биосферу. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни, при ограниченном запасе элементов в природе.

Важная роль в глобальном круговороте веществ принадлежит циркуляции воды. Вода испаряется с поверхности водоемов и воздушными течениями переносится на большие расстояния. Выпадая на поверхность суши в виде осадков, она способствует разрушению горных пород, размывает верхний слой почвы и возвращается вместе с растворенными и взвешенными в ней веществами в реки, моря и океаны. Круговорот воды является необходимым условием существования жизни на Земле. Растения извлекают воду из почвы и испаряют ее в атмосферу; часть воды в процессе фотосинтеза расщепляется на водород и кислород. Водород используется для синтеза органических соединений, а кислород выделяется в атмосферу. Животные потребляют воду для поддержания осмотического давления и выделяют ее с продуктами диссимиляции.

Около 40 химических элементов вовлекается живыми организмами в активный круговорот. Наибольшее значение имеет круговорот углерода, азота, кислорода, водорода, железа, фосфора, серы, калия, кальция, магния и кремния.

Одновременно с круговоротом веществ в биосфере идет и превращение энергии. Биосфера в целом является открытой системой, постоянно принимающей солнечную энергию. В процессе фотосинтеза солнечная энергия превращается в химическую.

Наряду с накоплением энергии в живых организмах происходит почти равное ему по масштаба выделение энергии при разрушении органических веществ в процессе дыхания, брожения и гниения. Так в биосфере поддерживается баланс энергии. 

№43 / Мероприятия по уменьшению загрязнения атмосферы.

Основные усилия сейчас направлены на предупреждение выбросов загрязнений в атмосферу путем их технологической обработки — рекуперации. На всех действующих и новых предприятиях устанавливают пылеулавливающее и газоочистное оборудование. В очистных установках используют гравитационные, инерционные и центробежные пылеуловители, конденсирующие и ультразвуковые устройства, разнообразные механические и электрические фильтры, дожигающие горелки и печи, абсорбирующие аппараты, разнообразные химические нейтрализаторы и т. п.

Улучшение качества топлива — еще один эффективный путь снижения уровня загрязнений воздуха. Это достигается за счет предварительной обработки угля и нефти с целью уменьшения в них серы и золы, использования связывающих серу добавок и т. п. Крупные ТЭЦ оборудуются высокоэффективными очистными устройствами, использование которых невозможно в небольших, маломощных котельных.

Серьезной современной проблемой остается автомобильный транспорт. Сейчас повсюду ведутся интенсивные и многообещающие исследования и разработки, направленные на снижение и в конечном счете полную ликвидацию загрязнения воздуха выхлопными газами автомобильных двигателей. Частные решения этой проблемы — установка фильтров и дожигающих устройств, замена содержащих свинец добавок, четкая организация движения, исключающая частую смену режимов работы двигателей, и другие меры. Кардинальные решения проблем автотранспорта — имена двигателей внутреннего сгорания иными. Предлагаются и  разрабатываются образцы газотурбинных, роторных и даже паровых двигателей. Но наиболее перспективными считаются электромобили. 

Немалое значение для поддержания чистоты воздуха жилых районов имеет рациональное размещение промышленных предприятий. Общей тенденцией является разделение, в разумных пределах, промышленных и жилых массивов, вынос предприятий за городскую черту, создание зеленых зон между заводами и поселками. 

Фундаментальное решение проблем загрязнения атмосферы и всей окружающей среды — новые принципы производственного процесса — безотходная технология.