ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.12.2021
Просмотров: 218
Скачиваний: 2
Основні джерела антропогенного забруднення
навколишнього середовища
4.1.Характер забруднення
Основними джерелами антропогенного забруднення середовища є: виробники енергії (ТЕС, АЕС, ГРЕС, сотні тисяч котелень); усі промислові об'єкти (в першу чергу металургійні , хімічні, нафтопереробні, цементні, целюлозно-паперові); сільське господарство; військова промисловість і військові об'єкти; автотранспорт та інші види транспорту; гірничеє виробництво. Вони забруднюють довкілля сотнями токсичних речовин, шкідливими фізичними полями, шумами, вібраціями, теплом.
Першоджерелом і першопричиною бурхливого розвитку екологічної кризи є, як вважають міжнародні експерти, демографічний вибух, дуже швидке зростання населення нашої планети, що неодмінно супроводжується збільшенням темпів і обсягів знищення природних ресурсів, нагромадженням величезної кількості відходів виробництва й побуту, забрудненням довкілля -глобальними кліматичними змінами, хворобами, голодом, вимиранням.
Майже до 13 ст. людина не завдавала природі надто великої шкоди. Але з розвитком хімії, металургії, енергетики й машинобудування, з появою нових синтетичних та мінеральних речовин і величезним їх накопиченням стан справ докорінно змінився. Наприклад, відходи від синтетичних пральних порошків, нафтопродуктів, важкі метали, нітрати, радіонукліди, пестициди та інші шкідливі речовини не засвоюються мікроорганізмами, не розкладаються, а накопичуються тисячами тон у грунтах, водоймах і підземних водах.
Так, в результаті спалювання паливних ресурсів в атмосферу планети щорічно викидається понад 22 млрд. тон СО2 та понад 150 млн. тон SО2. Щорічно світова промисловість скидає в річки понад 160 км3 шкідливих стоків, щорічно в грунти людством вноситься 500 млн. тон мінеральних добрив і близько 4 млн. тон пестицидів, більша частина яких осідає в грунтах та виноситься поверхневими водами в річки, озера, моря та океани, в дуже значних кількостях накопичується в штучних водосховищах, які живлять водою промислові центри. За останні 45 років використання мінеральних добрив зросло в 43 рази, а отрутохімікатів - у 10 разів. Хоча за рахунок цього вдалося тимчасово підвищити врожайність зернових та деяких інших культур вдвічі, картоплі й буряків на 15-20%, однак багаторазово зросло й забруднення грунтів, ґрунтових вод і вирощуваних продуктів. Тому в районах підвищеної хімізації сільського господарства захворюваність дітей у 3-3.5 рази вища, ніж у районах з мінімальною хімізацією.
Вважають, що за ступенем забруднення природного середовища нині перше місце посідав металургійна промисловість і автотранспорт, які загалом спричиняють до 70-85% всього обсягу забруднень. В Україні металургійна промисловість зумовлює близько третини забруднень атмосфери й природних вод. Останнім часом для всіх великих міст України характерне зростання частки забруднення довкілля за рахунок автотранспорту. Ця частка в середньому становить 55-75%, а в окремих районах міст може перевищувати 80-82%. У місцях розташування металургійної промисловості вона є головним джерелом забруднення довкілля. Наприклад, місто Запоріжжя одне з найбрудніших міст в Україні,, оскільки там розташоване могутнє промислове об'єднання "Запоріжсталь". Місто Дніпродзержинськ теж належить до тих міст, екологічний стан яких -критичний, один з найгірших в Україні. В результаті спалювання великої кількості твердого палива поблизу металургійних центрів нагромаджуються також такі шкідливі речовини, як хлоровуглеводні, діоксан , вуглеводні, що мають мутагенні та канцерогенні властивості та переносяться з димами на відстані десятки й сотні кілометрів (димова труба висотою 250м розсіює шкідливі речовини в радіусі 70-80 км).
Збитки від відходів - це не лише величезні площі землі, зайняті звалищами, шлакосховищами, відвалами "пустої" породи біля кар'єрів (наприклад, на площі, де розташовані звалища навколо Киева, можна було б побудувати місто з населенням 300 тис. чоловік), а й смертельні дози різних токсикантів, що роками розносяться дощовими водами, та дими й пилюка від них.
Наприклад, пошкоджена люмінесцентна лампа на звалищі містить 150 мг ртуті, пари якої здатні отруїти на рівні ГДК близько 500 м3 повітря, і таких ламп використовується мільйони, а ртуть дуже шкідлива речовина, яка завдає здоров'ю людини і всім живим організмам не меншої шкоди, ніж радіація.
За кількістю промислового забруднення на душу населення Україна посідає одне з перших місць в Європі. Через це в Україні найнижча тривалість життя - 66 років, тоді як в Японії, Швейцарії, Ісландії га США - 75-79 років. У класифікації ООН колишній СРСР за тривалістю життя населення посідав 77 місце в світі, а показник збільшення кількості населення в Україні був у 3-4 рази нижчий середнього по СРСР. Нині в Україні смертність населення, а особливо дітей збільшилась. Зонами екологічного лиха є понад 15% її території, крім того, близько 40% АЕС. СНД розміщені в Україні, причому, майже 100% електроенергії Хмельницької і 90% Рівненської АЕС йде на експорт. В Україні функціонує 1700 шкідливих виробництв, 1000 з них, хімічних, становлять особливу екологічну небезпеку. За показником дитячої смертності Україна посідає перше місце в світі, як і за показником кількості онкологічних захворювань. З 1992 року смертність в Україні перевищує народжуваність.
Нині в Україні виявлено багато сотень районів, ділянок і об'єктів, де у воді, повітрі й грунтах внаслідок аварій, випробувань, витікання значно перевищені ГДК різних нафтопродуктів - теж дуже шкідливих речовин. Це райони аеродромів, нафтобаз, нафтосховищ, нафтопереробних заводів, нафтових свердловин, автостоянок, автозаправок, окремі ділянки нафтопроводів.
Нафта потрапляючи в воду утворює на поверхні тонку стійку плівку, що ускладнює процеси обміну, кругообігу речовин в екосистемах.
Пари нафти та її продуктів, концентрація яких становить 10 мг/м3 і більше викликають у людини захворювання органів дихання й центральної нервової системи, підвищену стомленість.
Під час згоряння 1 кг етильованого бензину в атмосферу викидається близько 1 г свинцю в вигляді парів плюмбум (II) броміду, що утворюється за реакцією:
Рb(С2Н5)4+2СН3-СН2-Вг+19.5О2=РbВг2+12СО2+15Н2О
Так-як в ДВЗ тривалість горіння палива обмежена долями секунди, а холодні стінки камер не дають можливості паливу згоріти повністю, то відбувається утворення і викид парів продуктів неповного згоряння:
С9Н20+9.5О2=9СО+10Н2О;
С8Н18+2.5О2=4Н3ССНО+Н2О.
На згоряння 1 кг бензину в ДВЗ потрібно 15 кг повітря або 200 л кисню, що в 2.5 рази більше добового споживання людини. Кожний автомобіль виділяє в атмосферу за рік біля 1 кг свинцю, а всього нині в світі налічується близько 500 млн. автомобілів.
До основних антропогенних забруднювачів довкілля належать також різні шуми від виробництва, транспорту, іонізуюче випромінювання, вібрації, світло-теплові впливи.
Найпоширенішими шкідливими газовими забруднювачами є SО2, SО3, H2S, NH3, CO, CO2, оксиди Нітрогену, бензапірен, сполуки Хлору, Флуору, вуглеводні.
Серед твердих часток промислових димів найпоширеніші - частки вугілля, золи, сульфатів та сульфідів металів (Феруму, Плюмбуму, Купруму, Цинку тощо) кремнезему, хлоридів, сполук Кальцію, Натрію, Фосфору. У димах містяться також пари основних кислот (НС1, H2SO4, НNО3), ртуті, феноли.
4.2. Види забруднювачів
Існує декілька видів класифікації забруднення природного середовища, загалом ці забруднення можна об'єднати в такі групи:
- механічні, хімічні, фізичні, біологічні, матеріальні та енергетичні (за типом походження);
- стійкі, середньотривалі й нестійкі (за часом взаємодії з довкіллям);
- прямого та непрямого впливу на біоту (за способом впливу);
- навмисні, супутні, аварійно-випадкові.
Встановлено, що близько 80-86% забруднювачів повітря сконцентровано над сильнорозвиненими промисловими районами, 10-15% - над містами, 1-2% - над сільською місцевістю, 0.1% над центральними районами Світового океану. Якщо у великому місті за добу осідає 1.5 т. пилу на кожен квадратний кілометр, то вже в 100 км від нього приблизно в 100 разів менше.
Охарактеризуємо найбільш поширені забруднювачі середовища.
Карбон (II) оксид (CO) - чадний газ - не має кольору та запаху і є одним з найпоширеніших забруднювачів повітря. Карбон (II) оксид утворюється внаслідок неповного згорання кам'яного вугілля, газу, деревини, нафти, бензину. При концентрації в повітрі більше 1% він негативно впливає на рослини, тварин і людину, понад 4% І спричинює смерть. Можна уявити обсяг шкоди від CO, якщо лише один автомобіль за добу викидає в повітря близько 3.65 кг СО, а щільність потоків автомашин на основних автомагістралях Києва досягає 50-100 тис. машин за добу з викидами щогодинно 1800-9000 кг СО в повітря.
Токсичність CO для людини полягає в тому, що, потрапляючи в кров, він позбавляє еритроцити (червоні кров'яні тільця) здатності транспортувати кисень, настає кисневе голодування, задуха, запаморочення і навіть смерть.
Нітроген (IV) оксид (NO2) - для людини в 10 разів небезпечніший ніж CO. Його багато в районах металургійних і хімічних заводів, ТЕС. З'єднуючись з водою в дихальних шляхах він утворює HNO2 і HNO3, що спричинює сильні подразнення слизових оболонок, тяжкі захворювання. На територіях, що межують з найбільшими автомагістралями Києва (10-30 км), концетрація NO2 перевищує ГДК в 10-30 разів, фенілпірену - в три-десять разів.
Шкідливі вуглеводні (парафіни, нафтени, ароматичні, фенілпірен) - пари пального, що викидаються в повітря з ДВЗ через нестачу кисню, картерні гази, випаровування самого бензину. Хорошим адсорбентом фенілпірену є сажа, тому вона теж шкідлива.
Дуже шкідливими є ненасичені (олефінові) вуглеводні (етилен тощо), які становлять 35% від загальної кількості вуглеводневих викидів. Вони є однією з причин утворення смогів - фотохімічних туманів у містах - гігантах. Під дією сонячного світла між органічними речовинами і оксидами Нітрогену проходять фотохімічні реакції і утворюється фотохімічний смог:
NO2+hυ → NO + O
О + О2 → О3
О3 + NO + hυ → NO2 + О2 .
Найбільш небезпечними складовими компонентами цього смогу є озон, нітроген (II) і нітроген (IV) оксиди. Озон володіє високою хімічною активністю, руйнує живі клітини рослин і тварин, роз'їдає гуму, бавовнянопаперові і нейлонові тканини. Необхідно також відмітити, що озон - особливо шкідлива речовина, його токсичність значно перевищує токсичність синильної кислоти, оксидів Нітрогену і карбон (II) оксиду. Туман, що утворюється в результаті смогу неприємно пахне, подразнює очі, горло, спричиняє задуху, бронхіальну астму, порушення вітамінного обміну, сну в дітей, емфізему легенів. Листя рослин починає в'янути, стає плямистим, набуває сріблястого або бронзового кольору. Набагато прискорюється корозія металу, руйнування мармуру, вапняку, фарби, гуми, синтетичних виробів, швидко псується одяг, взуття.
Особливо часто фотохімічний смог виникає в великих містах світу з інтенсивним автомобільним рухом (Лос-Анджелес, Токіо - 2 млн. автомобілів). Сприятливими умовами для появи смогу є сонячні, літні, безвітряні дні.
У грудні 1952 р. звістка про смог облетіла весь світ, коли в Лондоні від нього загинуло близько 4 тис. чоловік. Це був так званий чорний смог, що виникає внаслідок надлишку в повітрі міста продуктів згоряння вугілля, соляру, мазуту на промислових підприємствах і теплоцентралях Лондона.
Сульфур (VI) оксид (SО3) утворюється внаслідок окислення сульфур (IV) оксиду (SO2) в атмосфері під час фотохімічних і каталітичних реакцій і є аерозолем або розчином сульфатної кислоти в дощовій воді, яка підкислює грунти, посилює корозію металів, руйнування гуми, мармуру, вапняків, загострює захворювання легеневої системи та дихальних шляхів.
Його наявність характерна для районів хімічної, нафтохімічної та металургійної промисловості, ТЕС, коксохімічних і цементних заводів. SО3 дуже шкідливий і для рослин, оскільки легко ними засвоюється та порушує їх життєдіяльність.
Газ SО2 виділяється внаслідок згоряння палива з домішками сірки (вугілля, нафти), переробки сульфатних руд, частково - виплавки металів.
Гази H2S і CS2 - викидаються в повітря в невеликих кількостях підприємствами, які виготовляють штучне волокно, цукор, а також нафтопереробними й коксохімічними заводами.
H2S і CS2 мають різкий неприємний запах і високу токсичність, вони в 100 раз токсичніші ніж SO2. У атмосфері H2S повільно окислюється до SО3.
Оксиди Нітрогену NO, N2O та амоніак (NН3) - потрапляють в атмосферу при роботі підприємств по виробництву нітратної кислоти, нітратів, анілових фарб, віскозного шовку, а також викидаються паливними установками й металургійними підприємствами.
кислоту, пестициди, цемент, суперфосфат, оцет, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду тощо. У великих кількостях вони дуже шкідливі для рослин, тварин і людини. В атмосфері ці сполуки знаходяться у вигляді молекулярного хлору (Сl2) та гідроген хлориду (НСl).
Сполуки Флуору характерні для районів, де діють підприємства, що виробляють алюміній, емаль, скло, кераміку, фарфор, сталь, фосфорні добрива. В повітрі вони містяться у вигляді газоподібних HF або пилуватих часток CaF2. Сполуки Флуору надзвичайно токсичні (накопичуються в рослинах, а через рослинний корм - у тваринах призводять до швидкого псування зубів, кісток, зниження діяльності молочних залоз, некрозу нирок, пошкодження кишок.
В сучасних умовах атмосферне повітря одночасно забруднюється кількома шкідливими речовинами. Кожна з них взята окремо, може мати концентрацію, що менша ГДК і начебто нешкідлива, але сумісний вплив усіх забруднювачів викликає такий же ефект, як речовина з перевищеною ГДК. Це явище називають ефектом сумації дії шкідливих речовин.
Прикладом сумації негативного впливу може бути сумісна дія газів SО3 та H2S, ацетону й фенолу, етаналю та вінілацетату, суміші сильних кислот (НС1, HNO3, H2SO4) та інших.
Наведемо деякі відомості про найбільш поширені в навколишньому середовищі важкі метали. До таких токсичних металів належить свинець (Рb); який міститься в повітрі, грунтах, водах. Головним джерелом його надходження в середовище є автотранспорт. Свинець у вигляді аерозольних часток викидається з вихлопними газами. Крім того свинець знаходиться у свинцевих фарбах, які використовують у побуті, свинцевих покриттях водопровідних труб, ізоляціях електрокабелів, різних прокладках тощо. Нині встановлено, що з усіх цих джерел у повітря й воду постійно надходить свинець і шкодить здоров'ю.
Наявність у крові незначної кількості свинцю призводить до тяжких захворювань, зниження інтелектуального розвитку, перезбудження, розвитку агресивності, неуважності, глухоти, безпліддя, затримки росту тощо. Тому нині переглядають затверджені раніше ГДК свинцю в повітрі, воді, грунті та крові людини. В Японії сьогодні майже повністю вилучено етильований бензин та припинено виробництво свинцевих фарб. Такі ж рішення прийняті в США, Англії, Франції, Швеції та Німеччині.
Навіть найменший вміст свинцю в крові сучасної людини в 100 разів більше ніж у крові первісної людини. Це зумовлено тим, що, по-перше, в наш час через антропогенні забруднення кількість свинцю в навколишньому середовищі збільшилася в сотні й тисячі разів, по-друге, людина є однією з останніх ланок ланцюга живлення, а в межах цього ланцюга концентрація свинцю від ланки до ланки дуже зростає. У великих містах у дощових водах і снігу вміст свинцю нині досягає 250-350 мкг/л.
Кадмій (Cd) - є досить отруйною речовиною, незначні концентрації якої призводять до серйозних захворювань нервової системи, кісткових тканин, а тривала дія навіть до смерті. Його ГДК становить 0.001 мг/л. Тяжке кісткове захворювання, відоме в Японії як ітай-ітай, викликане хронічним отруєнням кадмієм (1956 p.), що знаходився в рисі, а рис накопичував цю речовину через забруднення відходами гірничодобувних підприємств. У цих районах щоденно в організм людини потрапляло до 600 мкг кадмію. Основна маса кадмію виводиться з організму досить швидко, адсорбується лише приблизно 2 мкг за добу.