Загрязнение атмосферы

Источники, масштабы и последствия загрязнения атмосферы

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, которые обусловлены природными и антропогенными источниками. К числу примесей, которые выделяются природными источниками, относятся: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, в результате эрозии почвы, частицы морской соли и т.д.); туман, дым, газы от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Природные загрязнители бывают распределенными, например, выпадение космической пыли, или кратковременными стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и несущественно меняется с течением времени.

Еще пятьдесят лет назад природа достаточно успешно ликвидировала различные загрязнения, поскольку атмосфера имеет мощные свойства самоочищения, но сейчас она с этой задачей уже не справляется.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются природные, промышленные и бытовые процессы. их объединяют в следующие группы:

- Загрязнители природного происхождения (минеральные, растительные, животные, микробиологические)

- Загрязнители, которые образуются при сгорании топлива для нужд промышленности, отопления жилых домов, при работе всех видов транспорта.

- Загрязнители, которые образуются в результате промышленных выбросов.

- Загрязнители, обусловленные сгоранием и переработкой бытовых и промышленных отходов.

За последние несколько лет в мире сжигается в среднем 10 млрд тонн топлива в год. При этом выбрасывается 22 млрд тонн углекислого газа, 150 млн тонн двуокиси серы, около 300 млн тонн оксида углерода, 50 млн тонн оксида азота, 200-700 млн тонн пыли и многие другие вещества, с которыми поступают в атмосферу вредные, болезнетворные, в том числе канцерогенные и мутагенные вещества.

Наиболее распространенными токсичными веществами, которые загрязняют атмосферу, являются: оксид углерода СО, диоксид серы в SO2, оксид азота NO, углеводороды СnНm и пыль. Основные источники загрязнения атмосферы и их ежегодные выбросы приведены в табл. 2.14.

Таблица 2.14. Источники выбросов в атмосферу

Примеси Основные источники Среднегодовая концентрация в воздухе, мг / м *
природные антропогенные
Твердые частицы (зола, пыль и т.д.) Вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары и т.п. Сжигание

топлива в промышленных и бытовых

установках
В городах - 0,04-0,4
SO2 Вулканические извержения, окисление серы, сульфатов, рассеянных в море То же В городах - до 1,0
NOx Лесные пожары Промышленность, автотранспорт, теплоэлектростанции В промышленно развитых регионах - до 0,2
СО Лесные пожары, выделение океанов, окисления терпенов Автотранспорт,

промышленные энергоустановки, черная металлургия
В городах - от 1 до 50
Летучие углеводороды Лесные пожары, природный метан, природные терпены Автотранспорт, дожигания

отходов, испарение нефтепродуктов
В промышленно развитых регионах -до 3,0
Полициклические ароматические углеводороды - Автотранспорт, химические заводы, нефтеперерабатывающие заводы В промышленно развитых регионах - до 0,01

Кроме упомянутых выше веществ и пыли в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества (табл. 2.15). Сейчас насчитывается более 500 вредных веществ, которые загрязняют атмосферу, и их количество растет.

Таблица 2.15. Количество ежегодных выбросов в атмосферу

Вещество Выбросы, млн тонн Доля антропогенных примесей от общих поступлений
природные антропогенные
Твердые частицы +3700 1000 27
SOx 650 100 13,3
N0x 770 53 6,5
СО 5000 304 5,7
СnHm 2600 8 3,3
CO2 485000 18300 3,6

Высокие концентрации примесей и их миграция в атмосферном воздухе приводят к образованию более токсичных веществ (смог, кислоты) или к таким явлениям, как парниковый эффект и разрушение озонового слоя.

Общая схема реакций образования фотохимического смога достаточно сложная и в упрощенном виде может быть представлена такими реакциями:

Смог достаточно токсичен, поскольку его состав находится в следующих пределах: 08- 60 ... 75%; ПАН, Н202-альдегиды и т.д. - 25 ... 40%.

Основная масса загрязнений воздуха приходится на сжигание органических энергоносителей (угля, нефти, газа, торфа, сланцев, древесины), в городах до 60% загрязнений дает автотранспорт. Загрязнение воздуха стало большой социальной и экономической проблемой для многих развитых стран, особенно для крупных городов, промышленных агломерата. Сегодня в городах загрязнение воздуха в 15 раз выше, чем в сельской местности, и в 150 раз выше, чем над океаном. В промышленных районах за сутки выпадает более 1 тонны пыли на 1 км2, в загрязненных местах за год - более 1 кг / м2 пыли и сажи.

Пыль состоит из частиц угля и пепла, а сажа - из частиц угля или других видов топлива, которые не сгорели.

Настоящим бедствием для городов есть автомобили. Более 300 млн автомашин ежедневно выбрасывают в воздух 800 тыс. Тонн окиси углерода, 1 тыс. Тонн свинца. Большинство из 200 компонентов выхлопных газов автомашин пагубно влияет на организм человека, а оксид азота является одним из компонентов смога.

Химические реакции, происходящие в воздухе, приводят к возникновению дымных туманов - смогов. Смоги возникают при следующих условиях: во-первых, большого количества пыли и газов, города выбрасывают в воздух, во-вторых, долгого существования антициклонов, когда загрязнители накапливаются в приземном слое атмосферы. Смоги бывают нескольких типов. Наиболее изучен влажный смог. Он характерен для стран с морским климатом, где очень часто наблюдаются туманы и высокая влажность воздуха. Сухой, или лос-анджелесского типа, смог отличается от влажного смога своими свойствами. Климат в Лос-Анджелесе (США) сухой, поэтому смог здесь образует в туман, а синеватую мглу.

За четыре дня Лондонского смога в 1952 году погибли более 4 тыс. Человек.

Американец Луис Батонн в книге "Чистое небо" писал: "Одно из двух - или люди сделают так, что будет в воздухе меньше дыма, или дым сделает так, что на Земле станет меньше людей".

Третий вид смога - ледяной смог, или смог Аляскинского типа. Он возникает в Арктике и Субарктици при низких температурах в антициклоне. Смоги характерные для таких городов, расположенных в горных котловинах, где застаивается воздух, например, в Лос-Анджелесе, Нью-Йорке, Чикаго, Токио, Милане.

Особенно опасны сернистые соединения и оксиды азота, которые вызывают кислотные дожди. Кислотные дожди стали очень распространенным явлением, причем они могут выпадать на расстоянии многих сотен и тысяч километров от источника первоначального выброса вещества.

Кислотные дожди привели к закисление среды на больших территориях Европы и Северной Америки. Здесь показатель кислотности осадков рН в 4,5, тогда как его обычное значение - 5,6-5,7.

Кислотные дожди оставляют на листьях деревьев черные пятна, закисляет озера и почвы, изменяют их химический оклад. Так, за последние десять лет в Швеции с 90 тыс. Озер закислена 20 тыс, в Канаде - 50 тыс. Около половины озер в Норвегии мертвые, там погибла рыба (рН = 5). Серьезно поражены кислотными дождями около 1 млн га вечнозеленых лесов в Центральной Европе, около 100 тыс. Га погибают. Кислотные осадки усиливают коррозию различных материалов и конструкций. Особенно опасны они для уникальных исторических памятников, в частности мраморных.

Процесс закисления осадков продолжается. Расчеты показывают, что при постоянных концентрациях оксида серы 80 мкг / м3 и оксидов азота 50 мкг / м3, что соответствует предельно допустимым концентрациям этих веществ в большинстве промышленно развитых стран, рН осадков составляет 2,7. Если бы такие дожди выпадали постоянно, то все живое погибло бы. Очевидно, это и является пределом закисления.

Промышленные выбросы в атмосферу нарушают озоновый слой, который, словно щит, прикрывает Землю от сильного ультрафиолетового облучения. Выявлено резкое уменьшение слоя озона над Антарктидой - своеобразную "озоновую дыру". Содержание озона над Антарктидой все уменьшается, границы "озоновой дыры" расширяются. "Озоновая дыра" существует не постоянно, а около месяца в год, преимущественно в октябре. Она расширяется в сторону Австралии, Южной Америки и Африки, вызывает тревогу. В декабре 1986 года по этому поводу был проведен международный семинар метеорологов и геофизиков. Демонстрировались научные фильмы, которые показали, что "озоновая дыра" - это гигантский атмосферный вихрь, который циркулирует против часовой стрелки. О причинах этого явления есть три предположения:

- Взаимодействие оксидов азота с озоном;

- Реакция антропогенного хлора с озоном;

- Антропогенные фреоны реагируют с озоном.

Фреон-12, фреон-11 содержат углерод, фтор и хлор. Они работают в холодильниках, баллонах с лаком, дезодорантах и под воздействием ультрафиолетовых лучей разлагаются, а молекулярный хлор разрушает озон каталитически. Если выбросы фреона в атмосферу не прекратить, то количество озона в 2000 году уменьшится на 10%. Резко возрастет ультрафиолетовое облучение, заметно возрастет число заболеваний раком кожи у людей и животных.

Постоянное увеличение количества сжигаемого органического топлива приводит к повышению концентрации С02 в атмосферном воздухе. В 1860 году его содержание составлял 0,027%, в начале XX в. - 0,029%, а сегодня - 0,034%. Прогнозы показывают, что к середине XXI в. его содержание удвоится "Это приведет к резкому усилению парникового эффекта. Моделирование на ЭВМ показало, что к этому времени средняя температура на планете повысится на 2-4 ° С, в умеренных широтах - на 10-15 ° С, и в Арктике - на 15 -20 ° С. Во Львове средняя температура января -5 ° С будет достигать +5 - + 10 ° С, июля - + 18 ° С и даже может возрасти до +28 -1-33 ° С. Что же ждет человечество, если осадков будет только 100-200 мм в год, к тому же кислотных?

Возникают еще две не менее опасные проблемы: потепление в Арктике и Антарктике приведет к быстрому таянию ледников. Если их объем уменьшится на 50%, то уровень Мирового океана поднимется на 25-35 м. Многие прибрежные города будут затоплены водой. Изменение климата будет сопровождаться изменением погодных условий, которые даже трудно предсказать. Настоящим экологическим катаклизмом на планете является засуха в Африке, где пустыня наступает на саванну со скоростью 50 км в год вместо 1 км в год в прошлом.

Охрана природы неразрывно связана также с борьбой против термоядерной войны. Ведь она грозит человечеству не только физическим уничтожением, но и ужасными изменениями климата, произойдут после нее. Ученые многих стран мира провели моделирование последствий термоядерной войны на ЭВМ, которое получило название "ядерной зимы". Опубликовано несколько ее сценариев. В первый день войны в северном полушарии (здесь проживает 85% населения мира) в атмосферу поднимется 300 млн тонн дыма и пыли. В течение недели на поверхность планеты доходить менее 1% солнечного света, а в течение следующих трех недель - не более 10%.

Содержание озона уменьшится на 50%, что увеличит поступления ультрафиолетовых лучей к смертельным для человека доз. Если война состоится весной или летом, температура на 20-ЗО ° С снизится, то есть лето превратится в зиму. Низкая температура будет держаться несколько месяцев, нарушит нормальный ход процессов фотосинтеза. Люди будут гибнуть от голода, ядовитых газов,

образующиеся во время пожаров, кислотных дождей и радиоактивного заражения.

Ядерную войну можно вызвать с помощью лазерных установок с термоядерной заправкой. Несколько сотен таких лазеров, направив на Землю тысячи смертоносных лучей, могут вызвать гигантские пожары городов и сел. Эффект от этого может быть таким же катастрофическим, как от атомного взрыва.

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   След >