Файл: Проблема охраны окружающей среды (Загрязнение атмосферы).pdf
Добавлен: 08.07.2023
Просмотров: 85
Скачиваний: 9
Введение
Под экологической ситуацией понимают состояние окружающей среды или отдельных его факторов, имеющих эмоциональную, количественную или качественную оценку. С позиции человека, понимание экологической ситуации, требует улучшения или предотвращения, называется экологическими проблемами.
Современная экологическая ситуация в мире, с которой связаны проблемы охраны и воспроизводства биологических ресурсов, сложилась как результат действия следующих факторов: осложнения и количественного роста антропосистемы; достигнутого уровня развития промышленности и сельского хозяйства; недостаточного внимания к экологическим проблемам; слабого контроля за состоянием природных ресурсов; экологической неосведомленности большинства населения.
В конце XX века человечество начало ощущать приближение экологического кризиса. Экологический кризис конца XX века имеет качественно иную природу по сравнению со всеми предыдущими кризисами. Это первый кризис, охвативший всю планету и полностью обусловлена не природными, а технико-производственными причинами Темпы изменения параметров биосферы, причиной которых это экологический кризис.
Будущность человечества определяется многими обстоятельствами. Но среди них определяющими являются два. Первое: люди должны знать законы развития биосферы, знать возможные причины её деградации, знать то, что людям дозволено и, где там роковая черта, которую человек не должен переступать ни при каких обстоятельствах. Другими словами, наука, точнее, та совокупность наук, которую я и называю экологией, должна быть способной сформировать стратегию во взаимоотношении Природы и человека.
Второе, не менее важное обстоятельство, без которого говорить о будущности человечества бесполезно, состоит в необходимости утверждения на планете такого общественного порядка, который был бы способен реализовать систему ограничений.
Экологические изменения ощущаются много лет спустя, после того, как механизмы, вступающие в жизнь, становятся необратимыми. Человечество сначала создают необратимые механизмы разрушения среды, не замечая этого, и только через некоторое время, получая плоды своей деятельности, хотели бы остановиться, но это уже невозможно.
В биосферу внесены вредные отходы промышленности, пестициды, избыток удобрений, радиоактивные вещества, перегретые воды электростанций и другие отходы хозяйственной деятельности человеческого общества. По своему составу (многие синтетические материалы) и общему объёму эти отходы не могут быть естественным путём переработаны и войти в дальнейший круговорот веществ. Они становятся источниками загрязнения биосферы, препятствуя самовосстановлению природных условий и возобновлению ресурсов.
Важность и острота этой проблемы определяются процессом всё усиливающегося истощения природных ресурсов и загрязнения окружающей среды, что становится препятствием для развития производственных сил. На фоне быстрого роста населения планеты этот процесс вызывает большую тревогу. Он может нарушить или даже прервать нормальный ход жизни на земле и существования самой планеты.
Вместе с тем проблема охраны природы, загрязнения окружающей среды всё больше становится не только естественнонаучной, но и острейшей социальной и политической проблемой.
Загрязнение атмосферы
Жизнедеятельность человечества на всей ее протяженности уже была связана с явлением загрязнения атмосферы: это - дым костров, запахи бытовых отходов, однако ее масштабы были настолько малы, что не влияли на окружающую среду. Начиная с XIX в. в развитых странах стали применять новые методы удаления отходов, обработки сточных вод, способы отопления, приготовления пищи. В XXI в. с развитием урбанизированного общества стали все более ощущаться проблемы, вызванные загрязнением воздушной среды. Загрязнение окружающей среды на современном этапе - это, безусловно, результат индустриальной деятельности и методов транспортировки, т. е. последствия использования человечеством энергии.
Атмосфера, окружающая нашу планету, состоит из тропосферы (примерно до 10 км над поверхностью земли), стратосферы (от 10 до 50 км над поверхностью земли) и мезосферы (от 60 до 80 км над поверхностью земли). Тропосферу заполняет воздушное пространство. Воздух, как известно, состоит из азота (78 %), кислорода (20,94 %), аргона (0,93 %) и микрокомпонентов - гелий, неон, криптон, ксенон и оксиды азота, которые в нормальных условиях не взаимодействуют между собой.
Концепция загрязнения атмосферы включает определенные действия и явления, ведущие к ухудшению исходного природного ее качества. Загрязняющими веществами считаются те, которые оказывают отрицательное воздействие на окружающую среду либо непосредственно после химических изменений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами. Загрязнением атмосферы считается прямое или косвенное введение в нее любого вещества в таком количестве, которое воздействует на качество и состав наружного воздуха, нанося вред людям, живой и неживой природе, экосистемам, строительным материалам, природным ресурсам - всей окружающей среде. Исходя из этого определения, принятого в некоторых зарубежных странах, к загрязнению атмосферы можно отнести выбросы большого количества водяного пара, энергии, пыли, активных и неактивных газов. Степень загрязнения атмосферы зависит от числа и массы выбросов, от их высоты, расстояния и времени воздействия.
Кроме выбросов в атмосферу материальных частиц для нее вредны также выбросы энергии. Загрязняющими могут считаться, следовательно, выбросы теплоты, шум, вибрации, радиоактивные и электромагнитные (микроволновые, радарные, ультравысокочастотные и т.д.) излучения. Компоненты воздуха являются загрязняющими, если их концентрации настолько велики, что могут оказать ощутимое воздействие на человека и окружающую среду. Эти воздействия подразделяются на прямые и косвенные.
Прямые воздействия (острые или динамические) на окружающую среду, проявляющиеся сразу, и косвенные воздействия (долговременные), накапливающиеся в атмосфере в течение долгого времени до концентраций выше фоновых (хроническое воздействие). Динамическое загрязнение атмосферы влияет на нижние ее слои, а долговременное загрязнение воздействуют на всю земную атмосферу.
Различают также первичное загрязнение (результат выброса загрязняющих веществ) и вторичное загрязнение или химизм атмосферы (результат химических превращений веществ в атмосфере). Защита атмосферы окружающей среды связана, как правило, с тремя ее основными составляющими - атмосферой, гидросферой и литосферой. За последние десятилетия серьезной международной проблемой стала защита атмосферы от загрязнений - следствия хозяйственной деятельности человека. Действительно, по сравнению с другими составляющими среды обитания атмосфера, обладающая большей пространственной мобильностью, загрязняется наиболее быстро. Существуют различные точки зрения на проблему защиты атмосферы: биологическая, экологическая, гигиеническая и медицинская, комплексного планирования градостроительства, а также технологическая. Природоохранная (экологическая) технология занимается решением технологических проблем защиты окружающей среды.
Наряду с созданием возможностей повышения уровня жизни разработка и интенсификация современных технологических процессов привели к появлению совершенно новых типов химических веществ, которые оказывают коррозионное и комплексное воздействия, опасные как для жизни человека, так и вообще всего живого в зоне их распространения. Постоянной проблемой в местах, приближенных к источникам выбросов, а также в более обширных районах, окружающих промышленные зоны и города, являются традиционные загрязнения - пылевые частицы и оксиды серы и азота. В настоящее время глобальное распространение этих загрязнений становится предметом самого серьезного обсуждения.
Быстрое развитие технологии защиты атмосферы в последнее десятилетие обусловлено не только увеличением загрязнения атмосферы, но и изменением исходных критериев ее защиты, диктуемых переоценкой подходов к использованию топливных и сырьевых материалов, а также расширяющимся международным содружеством, примером которого может служить Общеевропейская Конвенция по вопросам дистанционного загрязнения атмосферы. Обычно под термином «атмосфера» понимают слой воздуха, окружающий Землю. Иногда ее подразделяют на свободную или наружную атмосферу, т. е. находящуюся вне замкнутых пространств (зданий и других сооружений), и внутреннюю атмосферу в замкнутых пространствах для работы, проживания, культурных, спортивных и других мероприятий.
Потребность человека в воздухе в состоянии покоя - 5...10 л/мин, при усилиях - около 30 л/мин; при больших усилиях - до 100 л/мин; в среднем за сутки - около 15 кг. Удельная поверхность легких составляет от 55 до 90 м2. В легких воздух нагревается и увлажняется, из него удаляются посторонние частицы и кислород, а содержание диоксида углерода в нем возрастает.
Чистый воздух, лишенный пылевидных и газообразных загрязнений, является идеалом, не встречающимся в природе из-за постоянного динамического обмена между атмосферой и земной поверхностью, гидросферой, биосферой и т.д. Как подчеркивал Абельсон (1971), при извержении вулкана Кракатау в 1883 г. в атмосферу поступило пыли больше, чем с дымом от всех рукотворных костров за всю историю человечества. Следовательно, даже природный состав воздуха непостоянен.
Содержание пыли в природной наружной атмосфере также существенно изменяется в зависимости от скорости ветра, влажности, содержания пыли на поверхности земли и плотности природных источников пыли. 20 мг/м3 - это среднее массовое содержание пыли в незагрязненном воздухе. Концентрация твердых частиц в незагрязненном воздухе колеблется от 5 до 30 млн. на 1 м3.
Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, воздействующие непосредственно или после химических превращений, а также совместно с другими веществами. Последствия загрязнений, т.е. изменения состава атмосферы, представляют опасность для здоровья людей и животных, растительного мира, окружающей среды, комфортности (появление запахов, снижение видимости).
Известно, что в воздухе всех крупных городов мира присутствуют такие активные загрязнители, как: диоксид серы SO2, оксиды азота NO и NO2, моноксид углерода СО и непредельные углеводородные соединения. Причиной загрязнения воздуха могут явиться фтор, галогены хлора и их кислотные производные в больших концентрациях. Эти и многие другие вещества присутствуют в атмосфере в виде постоянных, т. е. фоновых концентраций, которые возникают в результате естественных процессов: действия вулканов, лесных пожаров, биологических процессов в почвах, на болотах, при разложении органики. Искусственные загрязнения часто во много раз превышают фоновые концентрации канцерогенных веществ.
Процессы образования газов называют источниками, а процесс их естественного удаления - стоками. На протяжении всего времени жизни планеты до начала активной промышленной деятельности человечества эти процессы были сбалансированы. Естественные стоки, как выясняется, часто могут справляться также и с примесями активных газов, поступающих в атмосферу в больших, но не чрезмерных количествах.
Загрязняющее вещество в международной терминологии именуется термином «контаминант», а его выброс в атмосферу - термином «эмиссия». Проблемы загрязнения атмосферы, за исключением СO2, возникли в результате большой искусственной эмиссии, которую называют антропогенной. Эта эмиссия сосредоточена, в основном, на урбанизированных, сравнительно небольших по площади территориях промышленно развитых стран. Известно, что более 90 % мировой индустрии расположено в Северном полушарии между 30° и 60° северной широты. Именно в городах этих стран антропогенная эмиссия значительно превышает естественную и не может быть удалена соответствующими естественными стоками.
Опасность воздействия канцерогенных веществ воздуха возрастает именно в городах, потому что воздействует на огромное количество людей.
Естественные эмиссии достаточно постоянны, а антропогенные устойчиво увеличиваются вместе с ростом населения и развитием промышленности. Так, например, выделение такого контаминанта, как СO2, в 1860 г. составляло около 5 млн. т. (за счет сжигания угля), а в настоящее время составляет более 190 млн. т. (100 млн. т. - в результате сжигания угля, 50 млн. т. - при переработке и сжигании нефти, переплавке медных, свинцовых и цинковых руд и т.д.).
Кроме активных газов причиной загрязнения атмосферы являются и неактивные газы, например, такие как диоксид углерода. Этот газ непосредственно не вреден для живых организмов, но его накопление в атмосфере влияет, ни радиационный баланс Земли и соответственно на климат планеты. Естественные соответствующие стоки, например, поглощение океаном, не в состоянии обезвредить такие антропогенные эмиссии.
Группа инертных контаминантов - хлористых фтористых соединений метана - разлагается естественным образом. Их концентрация постоянно возрастает, а продукты разложения продолжают разлагаться в атмосфере, взаимодействуя с озоном, что для человечества не менее опасно.
В атмосфере также присутствуют пылевые частицы и водяной пар. Пылевые частицы появляются в атмосфере в результате человеческой деятельности (обработка полей, производственные процессы и т.д.), составляющей 10% от естественных пылевыделений (выветривание почвы, реакции между газовыми контаминантами). Они в основном содержатся в промышленных районах с высокой плотностью населения. Пыль воздействует на здоровье людей, занося в легкие микродозы свинца, полиароматических углеводов. Пылевые частицы уменьшают проницаемость атмосферы для солнечных лучей и ее прозрачность, становятся кроме того катализатором опасного взаимодействия газов.