Файл: Проблема охраны окружающей среды (Загрязнение атмосферы).pdf
Добавлен: 08.07.2023
Просмотров: 103
Скачиваний: 9
Водяные пары составляют до 4 % массы воздуха. Они образуются в результате производственных процессов и естественным испарением при круговороте воды в природе, а также в результате выделения большого количества тепла. Водяные пары, а также продукты окисления диоксида серы способствуют при определенных метеорологических условиях возникновению смога. Смог различают двух видов. Первая форма смога связана с Лондоном, где 5-11 декабря 1952 г. он был впервые зарегистрирован. Классический смог - возникшее при большой влажности и безветрии опасное состояние воздуха над зимним Лондоном, повлекшее за собой взаимодействие между пылевыми частицами золы, дыма и диоксидом серы, находящимися в атмосфере.
Другая форма смога ассоциируется с Лос-Анджелесом 1943 г. Летом под воздействием солнечной радиации произошла реакция между диоксидом серы SO2, превращающемся в серную кислоту, и оксидами азота NO с углеводородами (два основных компонента автомобильного выхлопа). Этот вид смога называется фотохимическим и влечет за собой раздражение слизистых оболочек глаз, воспаление носоглотки, ослабление респираторной функции, нарушение видимости до 3 км.
Рассеивание вредных веществ влияет на погоду и климат. Большая часть выбросов содержится в отходящих газах, полученных в результате сгорания топлива и имеющих меньшую плотность. Они намного теплее окружающего воздуха, и поэтому устремляются вверх. По мере перемешивания подъем газов замедляется. Та высота, где температура выбросов и воздуха сравнивается, называется глубиной перемешивания и является верхним уровнем рассеивания. Если холодный слой воздуха расположен над теплым, то газы не перемешиваются. На этот процесс влияет скорость ветра и другие метереологические условия.
Города, расположенные на больших высотах над уровнем моря, такие как Мехико, Йоханнесбург, лежащие на высоте примерно 2 км над уровнем моря, страдают от загрязнения воздуха не менее других городов, так как подъемная сила на высотных отметках меньше, а приземные инверсии возникают чаще. В странах с холодным климатом в Северной Европе, Северной Америке, Канаде зимой сжигается больше топлива и, следовательно, уровень загрязнения диоксином серы там выше, чем летом. Практически изменениям температуры соответствует изменение потребления топлива и, соответственно, вредных выбросов в атмосферу. И зимой, и летом эти города представляют собой «тепловые острова», потому что тепло, выделяемое зданиями, приводит к тому, что над городами образуется купол воздуха с температурой на 5°С выше окружающей среды. Твердые частицы заполняют туманный купол. Ночью при охлаждении туман конденсируется на твердых частицах, образуя фог.
Источниками загрязнения атмосферы, почвы и воды являются в основном процессы, обеспечивающие жизнедеятельность современного урбанизированного общества. Поэтому устранить их не представляется возможным. Остается выявлять, контролировать их деятельность и уменьшать вредность и количество эмиссии, внедряя все новые технологии контроля и очистных сооружений. К таким производствам относятся: нефтеперерабатывающие предприятия, химические, металлургические заводы, электростанции. Они выделяют около трети контаминантов, транспорт - 45 %, отопление - 5 %. Остальная часть загрязнения приходится на мелкие источники.
При переработке нефти образующиеся выбросы в атмосферу содержат пары углеводородов, газы, диоксид серы, сероводород, двуокись серы и мелкодисперсную пыль.
При плавке цветных металлов в больших количествах выделяется диоксид серы, который иногда используется для небольших производств, иногда выводится через трубы высотой более 200 м, а в остальных случаях оказывает значительный вред растительности в прилегающих районах. При выработке чугуна и стали выделяется мелкодисперсная пыль бурого оксида железа, пар, дегтярные газы, сероводород, органические сульфиды (меркантоны), имеющие неприятный запах, дым. Химические производства и другие процессы вызывают эмиссию диоксида серы, фтористый
водород и фторкремнистую кислоту. От источников горения, в том числе от двигателей внутреннего сгорания выделяются монооксид углерода, оксиды азота и серы, углеводороды, альдегиды и органические кислоты, взвешенные частицы.
Контаминантами считаются газообразные и твердые вещества, попадающие в атмосферу вследствие человеческой деятельности, когда их концентрации достаточно велики, чтобы оказать вредное воздействие в настоящее время или в будущем на здоровье людей в привычном мире. Загрязнение атмосферы контаминантами различно по вредности их воздействия в зависимости от удаленности, высоты выброса, метеорологических условий и состава. Глобальные последствия загрязнения атмосферы выражаются в кислотных дождях, парниковом эффекте, разрушении стратосферного озона.
Основные источники загрязнения природных вод
Промышленные стоки. Наибольшее загрязнение природных вод дает промышленность таких отраслей народного хозяйства, как нефтеперерабатывающая, химическая, мыловаренная, целлюлозно-бумажная, текстильная, металлургическая, горнодобывающая.
Почти все промышленные сточные воды загрязнены в той или иной мере нефтепродуктами, отрицательно влияющими на качество воды. Даже незначительное содержание нефти (0,2 – 0,4 мг/л) придает воде специфический запах, который не исчезает после хлорирования и фильтрации.
Большую опасность представляют фенольные соединения, находящиеся в сточных водах химических предприятий, особенно лесохимической, анилинокрасочной, коксохимической и других отраслей. Фенольные воды, обладая сильными антисептическими свойствами, нарушают биологические процессы в воде, придавая ей резкий, неприятный запах.
Сточные воды предприятий электрохимической промышленности, рудообогатительных фабрик и предприятий по производству пестицидов, а также шахтные и рудничные содержат значительное количество цинка и меди.
Появившиеся в сточных водах некоторых производств синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) резко ухудшают биохимическую очистительную способность воды. Поэтому даже при небольших концентрациях СПАВ в воде прекращается рост водной растительности, усиливаются привкусы и запахи, образуются стойкие скопления пены.
Коммунальные стоки.Города и другие населенные пункты дают большое количество загрязненных веществ. В составе коммунальных стоков, кроме фекальных вод, содержится значительное количество вредных соединений от использования химических веществ в быту, а также от предприятий пищевой промышленности, общественного питания, торговли и т. д. Наличие в коммунальных стоках болезнетворных микробов и вирусов, а также яиц гельминтов делает их особенно опасными для здоровья людей. Особенность коммунальных стоков – неравномерность их поступления, затрудняющая работу городской канализации.
Населенные пункты дополнительно загрязняют водные объекты поверхностным стоком от дождей или таяния снега с улиц, дворов и с территорий промышленных предприятий. Они содержат в себе нефтепродукты и другие специфические загрязнения.
Химизация сельского хозяйства.Интенсификация сельскохозяйственного производства сопровождается быстрым наращиванием темпов применения минеральных удобрений и химических средств защиты растений от сорняков, вредителей и болезней. В результате в окружающую среду поступает много химических веществ, в том числе пестицидов, некоторые из них устойчивы к воздействию внешних факторов и в течение длительного времени сохраняют свои свойства. Пестициды накапливаются в почве, а затем смываются в водоемы или просачиваются в водоносные горизонты. При обработке полей с помощью авиации пестициды могут попадать в водоисточники непосредственно.
Особая опасность загрязнения вод удобрениями и пестицидами заключается в том, что стоки с полей невозможно пропустить через очистные сооружения. Кроме того, огромные площади сельскохозяйственных угодий являются основными речными водосборами, с которых вода поступает в водные объекты.
Исследованиями установлено, что из внесенных удобрений в водоисточники попадает около 20% азота, 2,5% фосфора и 30% калия. Таким образом сельское хозяйство стало основным загрязнителем водных объектов биогенными веществами.
Биогенные вещества способствуют интенсивному развитию фитопланктона, стимулирует рост нежелательных водных организмов, вызывают прогрессирующую эвтрофикацию (содержание в воде питательных веществ и первичной продукции) водных объектов, приводят к нарушению процессов самоочищения.
Вносимый в почву азот под влиянием нитрификационных процессов превращается в легкорастворимые нитратные формы, обладающие большой подвижностью, что способствует загрязнению грунтовых вод, делая их непригодными для употребления. Максимально допустимое содержание нитратного азота в питьевой воде – 10 мг/л.
Наибольшее загрязнение водоисточников биогенами наблюдается в районах орошаемого земледелия. Например, при удобрении рисовых чеков 14 – 18% их уходит вместе с коллекторно-сбросными водами.
Орошаемое земледелие дает большие возвратные стоки, которые не только загрязнены удобрениями и пестицидами, но и сильно минерализованы.
Для защиты сельскохозяйственных культур от вредителей, болезней и сорняков все шире применяют химические средства. В результате происходит загрязнение территорий, оросительной сети, а также рек и грунтовых вод.
В открытые воды пестициды попадают с дождевыми и талыми водами, стекающими с обработанных ими территорий, при нарушении технологии авиа- и наземной обработки сельскохозяйственных угодий и лесов, в результате сброса сточных вод предприятиями, производящими пестициды, неправильного хранения или потерь при транспортировке.
Обработка рисовых полей пестицидами сопровождается частичным выносом их со сбросными водами в водотоки и водоемы. Радикальной мерой в этом случае может стать оборотное использование воды, которое позволяет расширить площади орошения или сократить потребление воды при их сохранении.
Стоки животноводческих хозяйств.Многочисленные животноводческие фермы и крупные животноводческие комплексы для промышленного производства свинины, говядины и молока на 50 – 100 тыс. голов являются существенным источником загрязнения.
Для облегчения водопоя фермы обычно располагают по берегам водоемов или вблизи них. При отсутствии жижесборников и навозохранилищ их отходы легко смываются ливневыми стоками или спускаются в водоисточники. Если учесть, что от фермы крупного рогатого скота ежесуточно образуется 1 т навозной жижи от каждой сотни голов, то становится ясной степень возможного загрязнения водных источников. На небольших реках ниже ферм при отсутствии природоохранных мероприятий вода становится мутной и приобретает неприятные запахи, рыба погибает. Отходы животноводческих хозяйств опасны тем, что в них содержатся яйца гельминтов и патогенные микроорганизмы, являющиеся источником заболеваний. Особенно опасны отходы свиноводческих комплексов. Одна свиноферма на 100 тыс. голов результатам загрязнения равнозначна городу с населением 250 тыс. человек.
Сложность проблемы охраны вод от стоков животноводческих хозяйств заключается в трудности санитарного обеспечения накопителей и утилизации отходов.
Продукты распада сине-зеленых водорослей. Сине-зеленые водоросли относятся к группе низших, наиболее примитивных растений. В большинстве случаев это одноклеточные организмы, обычно соединяющиеся в колонии. У некоторых клетки при помощи слизи и выростов соединены в ценобии в виде нитей, давая внешнюю картину многоклеточности. Размножаются они преимущественно путем деления клеток. Живут сине-зеленые водоросли не только в воде, но и на суше (на берегах водоемов, в почвах и на поверхности). Это самые распространенные растения земного шара. Они первыми заселяют бесструктурные почвы и совместно с бактериями приготавливают их для освоения другими растениями. Эти водоросли вообще аэробные организмы. Они способны к синтезу углеводов, но используют и распадающиеся органические вещества.
В сезоны массового размножения вода кажется окрашенной в зеленый, синий и другие цвета; это явление называют «цветением воды». «Синяя жидкость» образуется при распаде сине-зеленых водорослей в результате выхода из клеток водорастворимых пигментов – билихромпротеидов. При избыточном развитии водорослей, сопровождающемся цветением воды, качество ее резко ухудшается. В результате активно протекающих процессов брожения и гниения вода насыщается токсичными продуктами (фенолами, цианидами, высшими спиртами), обедняется кислородом, приобретает неприятные запахи. Это приводит к заболеванию и гибели рыб и других гидробионтов. Вода становится непригодной для питья и рекреации. Биологическое загрязнение воды отмирающими водорослями можно сравнить с загрязнением промышленными сточными водами.