Сочинения

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу: образование и расчет. Нормирование загрязнения атмосферного воздуха Нормативы выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух

30.01.2021

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вступление

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. атмосфера канцерогенный захоронение

Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

1 . Химическое загрязнение атмосферы

Свой реферат я начну с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния одной из важнейших составляющих биосферы - атмосферы. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незаконченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

1 .1 Основные загрязняющие вещества

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.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.

Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающихна расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

1 .2 Аэрозольное загрязнение атмосферы

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

Производственный процесс.

Выброс пыли, млн.т/год

1. Сжигание каменного угля 93,600

2. Выплавка чугуна 20,210

3. Выплавка меди (без очистки) 6,230

4. Выплавка цинка 0,180

5. Выплавка олова (без очистки) 0,004

6. Выплавка свинца 0,130

7. Производство цемента 53,370

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 (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.

Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка 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 1 до 13 атомов 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 непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам 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.

1 .3 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.

1 .4 Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)

Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО (Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют.

Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.

2. Химическое загрязнение природных вод

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

2 .1 Неорганическое загрязнение

Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 2.1.

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.

Таблица 2.1

Вещество

Планктон

Ракообразные

Моллюски

7. Роданид

10. Сульфид

Степень токсичности (примечание):

Отсутствует

Очень слабая

Слабая

Сильная

Очень сильная

Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными элементами следует упомянуть предприятия пищевой промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т. солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т./год.

Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.

Так, печальную известность приобрела болезнь Минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

2 .2 Органическое загрязнение

Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 300 - 380 млн.т./год. Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении данных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза.

Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом.

Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена ниже:

Загрязняющие вещества Количество в мировом стоке, млн.т/год

1. Нефтепродукты 26, 563

2. Фенолы 0,460

3. Отходы производств синтетических волокон 5,500

4. Растительные органические остатки 0,170

5. Всего 33, 273

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других надобностей. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизится ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

3. Проблема загрязнения Мирового океана (на примере ряда органических соединений)

3 .1 Нефть и нефтепродукты

Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуорисценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифвтических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а) Парафины (алкены) - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б) Циклопарафины - (30 - 60% от общего состава) - насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в) Ароматические углеводороды - (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).

г) Олефины (алкены) - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-ых годов в океан ежегодно поступало около 6 млн.т. нефти, что составляло 0,23% мировой добычи.

Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В период за 1962-79 годы в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн. т. нефти. За последние 30 лет, начиная с 1964 года, пробурено около 2000 скважин в Мировом океане, из них только в Северном море 1000 и 350 промышленных скважин оборудовано. Из-за незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн.т. нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками.

Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину:

Внешний вид Толщина, мкм Количество нефти, л/ кв.км

1. Едва заметна 0,038 44

2. Серебристый отблеск 0,076 88

3. Следы окраски 0,152 176

4. Ярко окрашенные разводы 0,305 352

5. Тускло окрашенные 1,016 1170

6. Темно окрашенные 2,032 2310

Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10% (280 нм), 60-70% (400нм).

Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую - "нефть в воде"- и обратную - "вода в нефти". Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.

3 .2 Пестициды

Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений.

Установлено, что пестициды уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн.т. пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн.т. этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем.

Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгецидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлороорганические, фосфороорганические и карбонаты.

Хлороорганические инсектициды получаются путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена (элдрин). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т. полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов.

Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходах на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во все районах Земнего шара. Так в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПБХ составило 0,03 - 1,2 кг./л.

3 .3 Синтетические поверхностно-активные вещества

Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду.

В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анионоактивные, катионоактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионоактивные вещества. На их долю приходится более 50% всех производимых в мире СПАВ.

Присутствие СПАВ в сточных водах промышленнрсти связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.

3 .4 Соединения с канцерогенными свойствами

Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов.

К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Максимальное количество ПАУ в современных данных осадках Мирового океана (более 100 мкг/км массы сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженным глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.

3 .5 Тяжелые металлы

Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединения тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу.

При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть.

Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Минамата.

Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свиней активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека.

Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает (20-30) т. свинца в год.

3 .6 Сброс отходов в море с цел ь ю захоронения (дампинг)

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.

Основанием для дампинга в море служит возможность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба воды. Однако эта способность не беспредельна.

Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.

Во время сброса прохождении материала сквозь столб воды, часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения.

Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и не редко к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.

Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др.

В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода. Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробиантов и оказывать токсическое воздействие на них.

Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность приданной воды приводит к гибели от удушья малоподвижные формы бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.

При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет определение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для выявления возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе материального сброса.

3 .7 Тепловое загрязнение

Тепловое загрязнение поверхности водоемов и прибрежных морских акваторий возникает в результате сброса нагретых сточных вод электростанциями и некоторыми промышленными производствами. Сброс нагретых вод во многих случаях обуславливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 градусов Цельсия. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 кв.км.

Более устойчивая температурная стратификация препятствует водообмену поверхностным и донным слоям. Растворимость кислорода уменьшается, а потребление его возрастает, поскольку с ростом температуры усиливается активность аэробных бактерий, разлагающих органическое вещество. Усиливается видовое разнообразие фитопланктона и всей флоры водорослей.

На основании обобщения материала можно сделать вывод, что эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях, и длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

4. Загрязнение почвы

Почвенный покров Земли представляет собой важнейший компонент биосферы Земли. Именно почвенная оболочка определяет многие процессы, происходящие в биосфере.

Важнейшее значение почв состоит в аккумулировании органического вещества, различных химических элементов, а также энергии. Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора различных загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

4 .1 Пестициды как загрязняющий фактор

Открытие пестицидов - химических средств защиты растений и животных от различных вредителей и болезней - одно из важнейших достижений современной науки. Сегодня в мире на 1 га. наносится 300 кг. химических средств. Однако в результате длительного применения пестицидов в сельском хозяйстве, медицине (борьба с переносчиками болезней) почти повсеместно отличается снижение из эффективности вследствие развития резистентных рас вредителей и распространению "новых" вредных организмов, естественные враги и конкуренты которых были уничтожены пестицидами.

В то же время действие пестицидов стало проявляться в глобальных масштабах. Из громадного количества насекомых вредными являются лишь 0,3% или 5 тыс. видов. У 250-ти видов обнаружена резистентность к пестицидам. Это усугубляется явлением перекрёстной резистенции, заключающейся в том, что повышенная устойчивость к действию одного препарата сопровождается устойчивостью к соединениям других классов.

С общебиологических позиций резистентность можно рассматривать как смену популяций в результате перехода от чувствительного штамма к устойчивому штамму того же вида вследствие отбора, вызванного пестицидами. Это явление связано с генетическими, физиологическими и биохимическими перестройками организмов. Неумеренное применение пестицидов (гербицидов, инсектицидов, дефолиантов) негативно влияет на качество почвы. В связи с этим усиленно изучается судьба пестицидов в почвах и возможности и возможности их обезвреживать химическими и биологическими способами.

Очень важно создавать и применять только препараты с небольшой продолжительностью жизни, измеряемой неделями или месяцами. В этом деле уже достигнуты определенные успехи и внедряются препараты с большой скоростью деструкции, однако проблема в целом ещё не решена.

4 .2 Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди)

Одна из острейших глобальных проблем современности и обозримого будущего - это проблема возрастающей кислотности атмосферных осадков и почвенного покрова. Районы кислых почв не знают засух, но их естественное плодородие понижено и неустойчиво; они быстро истощаются и урожаи на них низкие.

Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств оксилов серы, азота, углерода.

Эти оксилы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами.

Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод. Для решения этой проблемы необходимо увеличить объём систематических представительных измерений соединений загрязняющих атмосферу веществ на больших территориях.

Заключение

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Однако воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе Человеком.

Список литературы

Пьер Агесс; Ключи к экологии; Ленинград; 1992 год.

В.З.Черняк; Семь чудес и другие; Москва; 1995 год.

Френц Щебек; Вариации на тему одной планеты; 1998 год.

Г.Хефлинг. Тревога в 2000 году. Москва. 1990 год.

В.В. Плотников. На перекрестках экологии. Москва. 2002 год.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

    Нефть и нефтепродукты. Пестициды. Синтетические поверхностно-активные вещества. Соединения с канцерогенными свойствами. Тяжелые металлы. Сброс отходов в море с целю захоронения (дампинг). Тепловое загрязнение.

    реферат , добавлен 14.10.2002

    Характеристика производственных процессов предприятия. Характеристика источников выделения загрязняющих веществ. Расчет валовых выбросов загрязняющих веществ по ТЭЦ-12 за 2005 год. Максимально-разовые и валовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу.

    курсовая работа , добавлен 29.04.2010

    Расчет выброса загрязняющих веществ от автотранспорта, сварочного и механообрабатывающего производства, складов ГСМ. Показатели работы газоочистных и пылеулавливающих установок. Анализ выбросов загрязняющих веществ от предприятия ООО "Горизонт".

    курсовая работа , добавлен 10.05.2011

    Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу от котлоагрегатов. Расчеты загрязняющих веществ, выделяющихся в атмосферу при сжигании возобновляемых топлив (древесных отходов) и угля. Техническая и проектно-конструкторская документация в области экологии.

    отчет по практике , добавлен 10.02.2014

    Мировой океан и его ресурсы. Загрязнение Мирового океана: нефть и нефтепродукты, пестициды, синтетические поверхностно–активные вещества, соединения с канцерогенными свойствами, сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг). Охрана морей и океанов.

    реферат , добавлен 15.02.2011

    Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу по результатам измерений на технологических участках и складе топлива. Определение категории опасности предприятия. Разработка плана-графика контроля за выбросами предприятием вредных веществ в атмосферу.

    реферат , добавлен 24.12.2014

    Характеристика производства с точки зрения загрязнения атмосферы. Установки очистки газов, анализ их технического состояния и эффективности работы. Мероприятия по снижению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Радиус зоны влияния источника выброса.

    курсовая работа , добавлен 12.05.2012

    Воздействие нефтеперерабатывающих предприятий на окружающую среду. Правовые основы и законодательство в области нефтепереработки. Расчет выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Расчет платы за выбросы загрязняющих веществ в атмосферу и водоемы.

    дипломная работа , добавлен 12.08.2010

    Элементы котельной установки. Расчет и предельно допустимые концентрации количества дымовых газов, количеств загрязняющих веществ, загрязнения атмосферного воздуха. Мероприятия по сокращению выбросов загрязняющих веществ в атмосферу населенных пунктов.

    курсовая работа , добавлен 07.11.2012

    Инвентаризация источников выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Мероприятия по снижению негативного воздействия на окружающую среду. Разработка нормативов предельно допустимых выбросов для производственных помещений предприятия ОАО "Тулачермет".

Уровень загрязнения воздуха промышленными предприятиями достиг масштабов, серьезно угрожающих здоровью людей. Главными виновниками выступают промышленность, транспорт, бытовые котельные. Наибольший вклад в загрязнение вносят промышленные предприятия.

Индустриальные источники загрязнения атмосферы

Уровень вредных примесей в воздухе растет пропорционально размерам населенного пункта - от незначительного над деревнями, до тяжелого смога над крупными городами. Это объясняется скоплением в городах транспортных средств и промышленных предприятий.

Главным источником загрязнения воздуха выступают следующие индустриальные производства:

  • тепловые электростанции;
  • предприятия атомной промышленности;
  • металлургические комбинаты;
  • перерабатывающие комбинаты;
  • химические заводы.

Выброс отходов такими предприятиями производится на регулярной основе. Они постоянно используют для своих нужд жидкое и твердое топливо, которое при сжигании выделяет ядовитые вещества.

Использование теплоэлектростанциями угля высокой зольности приводит к образованию углекислого и сернистого газа. Токсичные отходы атомной промышленности производятся при переработке ядерного горючего, использовании его в реакторах. Разнообразный химический состав у отходов металлургических комбинатов - в них обнаруживается свыше десятка различных металлов.

Виды вредных примесей

Промышленные отходы образуют смеси с кислородом (при выбросе пара и газа) или аэрозоли (при выбросе твердых и жидких частиц). Аэрозоли бывают нескольких видов:

  • дым - образуется с участием мелких твердых частиц;
  • пыль - получается из крупных твердых частиц;
  • туман - образуется жидкими частицами.

Самая опасная форма выбросов - радиоактивная пыль, приводящая к значительному ухудшению состояния атмосферы. Свыше 150 млн. тонн пыли в год выделяется при производстве цемента, чугуна и горении каменного угля.


В городах фиксируется самая высокая загрязненность воздуха. Химический состав примесей различен, зависит от видов работающих заводов. В воздушном пространстве над городом постоянно присутствуют следующие вещества:

  • сернистый, угарный и углекислый газы;
  • оксиды азота;
  • соединения фтора и хлора;
  • тяжелые металлы.

Сернистый газ получается при горении серосодержащего топлива, обработке сернистых руд и принимает участие в образовании кислотных дождей. Угарный и углекислый газы создают парниковый эффект. Оксиды азота образуются при всех видах горения, производстве удобрений из азота. Соединения фтора и хлора поступают от комбинатов по производству удобрений, химических реагентов, пестицидов. Обладают высокой токсичностью.

Изучение взаимодействия промышленных отходов и атмосферы показало, что токсичные вещества вступают в реакцию с кислородом и между собой. Озоновый газ, который относят к наиболее ядовитым примесям, образуется при участии оксидов азота и летучих органических соединений. В результате возникают такие явления, как кислотные дожди, озоновые дыры, парниковый эффект, рост заболеваемости.

Влияние транспорта на воздушное пространство

Основным источником выброса в атмосферу угарного и углекислого газов является автотранспорт. Причинами этого являются:

  • неудовлетворительное техническое состояние автомобилей;
  • использование бензина низкого качества с содержанием металлов;
  • отсутствие спроса на автомобили, соответствующие экологическим требованиям по причине их высокой стоимости.

Сгорание бензина в топливном баке автомобиля приводит к поступлению в воздух углеводородов - несгоревших составляющих топлива. Часть их превращается в сажу и смолы.

Меньше влияет на воздух железнодорожный транспорт. Вредные отходы образуются при отработке горючего тепловозами. Замена их на электровозы приводит к снижению ущерба.


Развитие технологий и транспорта позволит снизить влияние на атмосферу. Сегодня разрабатываются и внедряются:

  • электромобили - исключают горение топлива, выделение токсичных веществ;
  • водородное топливо - заставляет двигатели работать бесшумно, резко сокращает вредные выбросы;
  • герметичные капсулы, передвигающиеся по тоннелю на монорельсе.

Влияние токсичных отходов на человека

При воздействии вредных веществ у человека развиваются специфические болезни. Вдыхание сернистого газа приводит к отеку легких, нарушению кровообращения. Молекулы угарного газа вступают в реакцию с гемоглобином человека, ограничивают поступление кислорода в кровь. Помимо этого, развиваются аллергии, раковые заболевания, происходит снижение иммунитета.

Способы сокращения количества примесей

Существуют нормы, ограничивающие выброс вредных веществ, однако данный процесс невозможно контролировать полноценно. Для уменьшения вредного воздействия используется удаленное размещение индустриальных производств от городов и деревень, создание санитарно-защитных зон около предприятий. Учитываются сила и направление ветров при строительстве комбинатов.


Заводами производится очистка отходов от токсичных составляющих при помощи пылеуловителей следующих типов:

  • сухой тип - для удержания твердых частиц (пыли);
  • мокрый тип - для удержания паров.

Для обезвреживания примесей токсичных газов используются другие методы. Примером могут служить абсорбция - поглощение их водой, и адсорбция - поглощение молекул газов адсорбентами (например, углем).

Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух необходимо для соблюдения нормативов его качества. Основные термины и определения, касающиеся показателей загрязнения атмосферы, программы наблюдения, поведения примесей в атмосферном воздухе определены ГОСТ 17.2.1.03-84 «Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения контроля загрязнения». Под качеством атмосферного воздуха в нем понимается степень соответствия атмосферных условий потребностям людей или других живых организмов.

До определенного уровня антропогенного воздействия приемлемое загрязнение атмосферы обеспечивается самой природой с помощью процессов самоочистки. Загрязняющие вещества выводятся из нее под действием гравитационных сил (только аэрозоли), вымываются атмосферными осадками, разрушаются в процессе фотохимических реакций. Однако все возрастающее техногенное воздействие на воздушный бассейн, особенно в последние десятилетия, поставило вопрос о необходимости регулирования его качества, для чего нужны нормативы:

  • а) загрязненности атмосферного воздуха различными веществами;
  • б) предельно допустимых воздействий на атмосферу.

Как уже было сказано выше, обеспечение качества атмосферного воздуха предполагает установление нормативов предельно допустимых воздействий человека на атмосферу.

Под воздействием понимается любая антропогенная деятельность, связанная с реализацией экономических, рекреационных, культурных интересов человека, вносящая в атмосферу изменения физического, химического либо биологического характера. Наиболее распространенным видом отрицательного воздействия на атмосферу является выброс в нее загрязняющих веществ химической или биологической (например, микроорганиз- мов-продуцентов) природы.

Конечная цель установления этих нормативов состоит в обеспечении научно обоснованного сочетания экологических, социальных и экономических интересов общества. Надо ясно понимать, что соблюдение экологических требований всегда требует определенных финансовых издержек, которые, безусловно, нескольку ухудшают экономические показатели деятельности любого предприятия. Таким образом, соблюдение предельно допустимых нормативов - это своего рода компромисс между экологическими и чисто экономическими требованиями, компромисс вынужденный, позволяющий на взаимно заинтересованных началах, с одной стороны, развивать производительные силы общества, с другой - минимизировать негативное воздействие техносферы на здоровье людей и благополучие прочих обитателей нашей симпатичной планеты.

В основе нормативов лежат три показателя:

  • медицинский - пороговый уровень угрозы здоровью человека, его генетической программе;
  • технический - способность экономики обеспечить выполнение установленных пределов воздействия на человека и его среду обитания;
  • научно-технический - способность техническими средствами контролировать соблюдение установленных нормативов по всем их параметрам.

Все нормативы качества атмосферного воздуха подразделяются на три группы: а) санитарно-гигиенические; б) экологические; в) вспомогательные.

Санитарно-гигиенические нормативы определяют показатели качества атмосферного воздуха для здоровья человека, это наиболее разработанная часть нормативов.

Вторая группа устанавливает требования к качеству атмосферного воздуха относительно состояния экологических систем (например, лесных сообществ либо ихтиофауны). Таких нормативов к настоящему времени разработано немного.

Вспомогательные нормативы обосновываются для обеспечения единства в употребляемой терминологии, в деятельности организационных структур и правовом регулировании экологических отношений.

Государственными органами, утверждающими нормативы, являются Министерство природных ресурсов и экологии России и Федеральная служба защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор, бывший Госсанэпиднадзор РФ).

Основным нормативом качества воздуха является предельно допустимая концентрация (ПДК) - максимальная концентрация примеси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного действия, включая отдаленные последствия, и на окружающую среду в целом.

Величины ПДК загрязняющих веществ в воздухе приводятся в размерности мг вещества на 1 м 3 воздуха (мг/м 3). Величины ПДК утверждаются постановлением Главного государственного санитарного врача России. В зависимости от периода осреднения ПДК атмосферного воздуха населенных мест делятся на две группы:

  • а) максимально-разовые ПДК мр (20-30 мин осреднения);
  • б) среднесуточные ПДК СС (24 ч осреднения).

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК мр) - концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 мин рефлекторных (в том числе субсенсорных) реакций в организме человека.

Понятие ПДК М р используется при установлении научно-технических нормативов - предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ (ПДВ). Соблюдение предприятием норматива ПДВ означает, что в резз"ль- тате рассеивания его выбросов в атмосфере в приземном слое воздуха на границе санитарно-защитной зоны концентрация вредных веществ, содержащихся в выбросах, в любой момент времени не превысит ПДК Ч р.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК СХ.) - это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДК СС рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества во вдыхаемом воздухе.

Именно величина ПДК СС обычно выступает в качестве критерия оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне. Однако следует отметить, что, к сожалению, в последние годы величины ПДК СС стали своеобразными единицами измерения. В государственных отчетах загрязнение воздуха описывается перечислениями типа: 5 ПДК СС но оксидам азота, 3 ПДК СС по формальдегиду, 2 ПДК СС по саже. Такой подход не только не способствует адекватной интерпретации информации, но и просто сводит к минимуму ее ценность. С одной стороны, создается иллюзия, что ПДК СС (или любая другая предельно допустимая концентрация) есть просто некоторая особая единица, а не установленный норматив предельного содержания вредного вещества; с другой стороны, возникает впечатление, что но-другому описать, оценить, разъяснить особенности загрязнения окружающей среды невозможно.

В табл. 3.1 представлены для сравнения ПДК некоторых веществ в атмосферном воздухе (моментально разовые и среднесуточные) и ПДК воздуха рабочей зоны.

Таблица 3.1

Соотношение различных видов ПДК в воздухе для некоторых веществ

Заметно, что для одного и того же вещества величина ПДК рз (ПДК рабочей зоны) значительно больше, чем ПДК мр. Это объясняется тем, что на предприятии люди проводят только часть суток и, кроме того, там не могут находиться дети и пожилые люди с ослабленным здоровьем.

Значения ПДК рз и ПДК мр (ПДК ав) приводятся в специальных документах - гигиенических нормативах (ГН), утверждаемых Главным государственным санитарным врачом России, в настоящее время действует ГН 2.1.6.1338-03 «Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». Как уже было сказано, для некоторых загрязняющих (вредных) веществ вместо ПДК утверждены временные гигиенические регламенты - ОБУВ, имеющие ту же размерность, мг/м 3 . ОБУВ устанавливается сроком на три года, по истечении которого он должен быть пересмотрен или заменен значением ПДК. Так же как и ПДК, ОБУВ утверждается постановлением Главного государственного санитарного врача РФ, ГН 2.1.6.1339-03 «Ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест». ПДК и ОБУВ являются гигиеническими регламентами загрязненности воздуха.

По степени токсического воздействия на организм человека вредные вещества подразделяются па четыре класса:

  • 1 - чрезвычайно опасные (ртуть, свинец и др.);
  • 2 - высокоопасные (серная кислота, соляная кислота и др.);
  • 3 - умеренно опасные (ксилол, табачная пыль и др.);
  • 4 - малоопасные (ацетон, керосин и т.д.).

Вредным веществам, для которых вместо Г1ДК установлен ОБУВ, класс опасности не присвоен.

Процесс обоснования величины ПДК для любого вредного вещества чрезвычайно долог, трудоемок и дорогостоящ. Для этого:

  • а) проводятся многочисленные опыты на экспериментальных животных с целью установления порогов острого и хронического токсического действия;
  • б) изучается ощущение запаха человеком;
  • в) исследуется раздражающее действие на слизистые оболочки дыхательных путей и глаз;
  • г) проводится сравнительное изучение заболеваемости населения в районах с чистым и загрязненным воздухом;
  • д) делается оценка косвенного воздействия загрязнений на человека за счет снижения прозрачности воздуха, уменьшения освещенности жилищ, поглощения наиболее ценной - ультрафиолетовой части солнечного спектра.

Если загрязняющее вещество ощутимо по запаху в таких концентрациях, которые намного меньше начала его токсического действия (например, меркаптаны), то порог ощущения запаха принимается в качестве основного критерия (порога воздействия).

Процесс обоснования таких ответственных регламентов, как норматив ПДК, сопряжен с большой неопределенностью. Причины этого кроются:

  • а) в больших внутривидовых различиях среди человеческой популяции;
  • б) необходимости переноса результатов опытов, проведенных с экспериментальными животными, на человека (межвидовые различия). Неудивительно, что нормативы ПДК, разработанные в разных странах, для некоторых загрязняющих веществ значительно различаются (табл. 3.2).

Таблица 3.2

Значения среднесуточных ПДК, мг/м 3 , загрязняющих веществ в воздухе в отдельных странах

Наименование загрязняющего вещества

серы диоксид

азота диоксид

углерода оксид

Швейцария

Германия

Как следует из табл. 3.2, отечественные нормативы ПДК являются одними из наиболее жестких в мире.

В настоящее время в России ПДК ав утверждены более чем для 1500 загрязняющих веществ, и этот список продолжает увеличиваться. При нормировании загрязнения атмосферного воздуха следует учитывать, что некоторые вредные вещества, поступая в атмосферный воздух, превращаются в другие вещества, зачастую более токсичные. Например, оксид азота окисляется до диоксида. При сравнении ожидаемых расчетных приземных концентраций с ПДК следует делать соответствующий перерасчет.

При нормировании загрязнения атмосферного воздуха необходимо учитывать еще одно обстоятельство: ряд веществ при одновременном присутствии в воздухе обладает синергетическим эффектом (суммации вредного действия). В этом случае должно быть выполнено условие

Исчерпывающий перечень веществ, обладающих эффектом суммации действия, приведен в ГН 2.1.6.1338-03, па сегодняшний день известны 52 такие группы суммации.

Экологические нормативы можно проиллюстрировать на примере нормативов ПДК в воздухе для растительности ПДК„ - предельно допустимыми концентрациями загрязняющих веществ в атмосферном воздухе в зоне лесных насаждений. На сегодня нормативы ПДК для леса достаточно полно разработаны лишь для особо охраняемых территорий (например, для территории, где расположена музей-усадьба Ясная Поляна) или для зон чрезвычайной экологической ситуации (например, для лесов в окрестностях г. Братска). Можно надеяться, что работа в этом направлении будет продолжена.

В результате проведенных исследований установлено, что на многие вещества, содержащиеся в воздухе, лес реагирует более чутко, чем человек (предельно допустимые концентрации для них меньшие, чем для человека). Для сравнения предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе для человека и лесной растительности приведена табл. 3.3.

ПДК а в и ПДК, загрязняющих веществ в воздухе

Таблица 33

Для сравнительной оценки загрязнения воздушной среды используются различные индексы, которые позволяют учесть присутствие нескольких загрязняющих веществ. Наиболее распространенным является комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИнЗА). Его рассчитывают по формуле

где q cpi - средняя концентрация /-го вещества; ПДК СС г - ПДК СС для /-го вещества; а, - показатель степени для приведения степени вредности /-го вещества к вредности диоксида серы, зависящий от класса опасности загрязняющего вещества (табл. 3.4); п - количество загрязняющих веществ в воздухе.

Таблица ЗА

Константы приведения вредности для веществ разных классов опасности

Учет класса опасности позволяет дифференцированно подходить к обоснованию необходимых профилактических мероприятий (например, к мерам безопасности при работе с различными веществами), а также предварительно оценивать сравнительную опасность воздействия тех или иных веществ на организм человека (табл. 3.5).

Таблица 3.5

Классы опасности химических соединений в зависимости

от характеристик их токсичности

Для сопоставления данных о загрязненности атмосферы разных городов или районов города несколькими веществами комплексные индексы загрязнения атмосферы должны быть рассчитаны для одинакового количества L примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного ИнЗА используют значения единичных индексов тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие. В большинстве регионов России к ним относятся взвешенные вещества, оксиды азота, диоксид серы, бензапирен, формальдегид, фенол. Особый вклад в загрязнение атмосферы вносят взвешенные вещества, которые могут не только представлять собой токсичные соединения, но и адсорбировать на своей поверхности другие токсичные вещества, в том числе и ксенобиотики, пыли биогенного происхождения, патогенные микроорганизмы, тем самым способствуя вторичному загрязнению атмосферного воздуха.

Предельно допустимый выброс (Г1ДВ) - норматив допустимого выброса вредного (загрязняющего) вещества в атмосферный воздух, который устанавливается для стационарного источника загрязнения атмосферного воздуха с учетом технических нормативов выбросов и фонового загрязнения атмосферного воздуха при условии непревышения данным источником гигиенических и экологических нормативов качества атмосферного воздуха, предельно допустимых (критических) нагрузок на экологические системы, других экологических нормативов . ПДВ устанавливается для каждого источника с таким расчетом, чтобы выбросы загрязняющих веществ от данного источника в совокупности со всеми источниками предприятия в результате рассеивания выбросов в атмосфере не создали в приземном слое воздуха концентрации веществ, превышающую ПДК для населения, животного и растительного мира. Иначе говоря, соблюдение НДВ по г-му загрязняющему веществу означает выполнение в точках, находящихся на границе санитарно-защитной зоны предприятия, неравенства

где Cj - приземная концентрация i -го загрязняющего вещества (его содержание в слое атмосферы 0-2 м), мг/м 3 , создаваемая в результате рассеивания выбросов данного ИЗА; СД- - фоновая концентрация /-го загрязняющего вещества в атмосферном воздухе. Фоновым по отношению к данному ИЗА называется загрязнение атмосферного воздуха, созданное всеми прочими ИЗА, исключая данный; ПДК мр/ - максимально-разовая ПДК /-го загрязняющего вещества в атмосферном воздухе.

На территории курортов и домов отдыха, прочих рекреационных зонах в правой части (3.3) следует заменить 1 на 0,8. При наличии в атмосфере загрязняющих веществ, обладающих суммацией вредного действия, необходимо учитывать этот эффект по уравнению (3.1).

В части выбросов в атмосферу загрязняющих веществ различают массовый ПДВ, измеряемый в г/с, и валовый ПДВ, т/год, соответственно.

Разработка и утверждение величины ПДВ для каждого ИЗА и предприятия в целом производится в соответствии с ГОСТ 17.2.3.02-78 «Охрана природы. Атмосфера. Правила установления допустимых выбросов вредных веществ промышленными предприятиями».

Норматив предельно допустимого выброса устанавливается для каждого источника загрязнения атмосферы. В процессе обоснования величины ПДВ принимается условие полной нагрузки технологического и газоочистного оборудования и их нормальной работы.

Сложность работы по обоснованию ПДВ быстро растет по мере увеличения как числа источников, так и разнообразия их параметров (состава выбросов, высоты и диаметра труб, температуры газов и т.д.). Даже для небольших предприятий это можно сделать лишь с помощью специальных компьютерных программ.

Если обоснованное расчетами значение ПДВ для действующего предприятия по причинам объективного характера не может быть достигнуто сразу, то вводится поэтапное снижение выбросов. На каждом этапе предприятию на определенный период времени устанавливают норматив ВСВ (временно согласованный выброс). Предполагается, что в течение действия ВСВ предприятие выполнит атмосфероохранные мероприятия и сократит величину выбросов в атмосферу до ПДВ.

  • Федеральный закон от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха».

Промышленно-экономическое развитие сопровождается, как правило, ростом загрязнения окружающей среды. Большинство крупных городов характеризуются значительной концентрацией промышленных объектов на относительно незначительных территориях, что представляет опасность для здоровья людей.

Одним из экологических факторов, оказывающих наиболее выраженное влияние на здоровье человека, является качество воздуха. Особую опасность в настоящее время представляют выбросы в атмосферу загрязняющих веществ. Это обусловлено тем, что токсиканты поступают в человеческий организм в основном через дыхательные пути.

Выбросы в атмосферу: источники

Различают природные и антропогенные источники поступления загрязнителей в воздух. Основными примесями, которые содержат выбросы в атмосферу от естественных источников, являются пыль космического, вулканического и растительного происхождения, газы и дым, образующиеся в результате лесных и степных пожаров, продукты разрушения и выветривания горных пород и почв и пр.

Уровни загрязнения воздушной среды природными источниками носят фоновый характер. Они достаточно мало изменяются со временем. Основными источниками поступления в воздушный бассейн загрязняющих веществ на современном этапе являются антропогенные, а именно − промышленность (различные отрасли), сельское хозяйство и автотранспорт.

Выбросы предприятий в атмосферу

Самыми крупными «поставщиками» различных загрязнителей в воздушный бассейн являются металлургические и энергетические предприятия, химическое производство, стройиндустрия, машиностроение.

В процессе сжигания топлива различных видов энергетическими комплексами в атмосферу выделяются большие количества сернистого ангидрида, оксидов углерода и азота, сажи. Также в выбросах (в меньших количествах) присутствует ряд других веществ, в частности углеводороды.

Основные источники пылегазовых выбросов в металлургическом производстве - плавильные печи, разливочные установки, травильные отделения, агломерационные машины, дробильноразмольное оборудование, разгрузка-погрузка материалов и пр. Наибольшую долю среди общего количества веществ, поступающих в атмосферу, занимают окись углерода, пыль, ангидрид сернистый, оксид азота. В несколько меньших количествах выбрасываются марганец, мышьяк, свинец, фосфор, пары ртути и пр. Также в процессе сталеплавильного производства выбросы в атмосферу содержат парогазовые смеси. В их состав входит фенол, бензол, формальдегид, аммиак и ряд других опасных веществ.

Вредные выбросы в атмосферу от отрасли, несмотря на небольшие объемы, представляют особую опасность для природной среды и человека, поскольку характеризуются высокой токсичностью, концентрированностью и значительным разнообразием. Поступающие в воздух смеси в зависимости от вида выпускаемой продукции могут иметь в своем составе летучие органические соединения, соединения фтора, нитрозные газы, твердые вещества, хлористые соединения, сероводород и пр.

При производстве стройматериалов и цемента выбросы в атмосферу содержат значительные количества различной пыли. Основными технологическими процессами, приводящими к их образованию, являются измельчение, обрабатывание шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов и пр. Вокруг заводов, производящих различные стройматериалы, могут образовываться зоны загрязнения радиусом до 2000 м. Они характеризуются высокой концентрацией в воздухе пыли, содержащей частицы гипса, цемента, кварца, а также ряда других загрязняющих веществ.

Выбросы автотранспорта

В крупных городах огромное количество загрязнителей в атмосферу поступает от автотранспортных средств. По разным оценкам, на их долю приходится от 80 до 95%. состоят из большого количества токсичных соединений, в частности оксидов азота и углерода, альдегидов, углеводородов и пр. (всего около 200 соединений).

Наибольшие объемы выбросов отмечаются в зонах расположения светофоров и перекрестков, где автомобили передвигаются на малой скорости и в режиме холостого хода. Расчет выбросов в атмосферу показывает, что основными составляющими выхлопов в этом случае являются и углеводороды.

При этом следует отметить, что, в отличие от стационарных источников выбросов, работа автотранспорта приводит к загрязнению воздуха на городских улицах на высоте человеческого роста. В результате вредному воздействию загрязнителей подвергаются пешеходы, жители расположенных у дорог домов, а также произрастающая на прилегающих территориях растительность.

Сельское хозяйство

Влияние на человека

Согласно различным источникам, имеется прямая связь между загрязнением воздуха и рядом заболеваний. Так, например, длительность течения респираторных заболеваний у детей, которые живут в относительно загрязненных районах, в 2-2,5 раза больше, нежели у тех, что проживают в других районах.

Кроме того, в городах, характеризующихся неблагоприятной экологической обстановкой, у детей отмечены функциональные отклонения в системе иммунитета и кровообразования, нарушения компенсаторно-адаптационных механизмов к условиям внешней среды. Многими исследованиями выявлена также связь между загрязнением воздуха и смертностью людей.

Основными составляющими выбросов, поступающих в воздух от различных источников, являются взвешенные вещества, оксиды азота, углерода и серы. Выявлено, что зоны с превышением ПДК по NO 2 и CO охватывают до 90% городской территории. Приведенные макрокомпоненты выбросов способны вызвать серьезные заболевания. Накопление этих загрязнений приводит к повреждению слизистых оболочек верхних дыхательных путей, развитию легочных заболеваний. Кроме того, повышенные концентрации SO 2 могут вызвать дистрофические изменения в почках, печени и сердце, а NO 2 - токсикозы, врожденные аномалии, сердечную недостаточность, нервные расстройства и др. Некоторыми исследованиями выявлена взаимосвязь между заболеваемостью раком легких и концентрациями SO 2 и NO 2 в воздухе.


Выводы

Загрязнение окружающей природной среды и, в частности, атмосферы, имеет неблагоприятные последствия для здоровья не только настоящего, но и последующих поколений. Поэтому можно смело утверждать, что разработка мероприятий, направленных на то, чтобы уменьшить выбросы вредных веществ в атмосферу, − одна из самых актуальных на сегодняшний день проблем человечества.