ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.11.2019
Просмотров: 1874
Скачиваний: 1
Біосфера включає всі види рослин, мікро - і макроорганізми, тварин і людське суспільство.
Основна маса живої речовини (біомаси) 99, 87% зосереджені на суші і лише 0, 13% - у водах океанів, Морея, річок і озер. Сумарне життя живих організмів Землі оцінюється в 2, 4 * 1012 т.
З розвитком людського суспільства біосфера зазнає значні зміни.
Природний склад атмосферного повітря: кисень - 20, 8... 20, 9%, азот - 79%. У атмосферному повітрі містяться також водяні пари, вуглекислий газ, інертні гази і пил.
В процесі виробництва, яким характеризується людське суспільство, в атмосферу викидаються різні токсичні речовини у вигляді пари, аерозолів, пилу і диму.
Найбільш поширеними токсичними речовинами є окисел і двоокис вуглецю (З і С02), диокись сірі S02, оксиди азоту NO і N02, вуглеводні Сn Нm і пил.
2. 1. 2. Джерела забруднення атмосфери
Забрудненням у вузькому сенсі вважається те, що привнесло в середу проживання нових, не характерних для неї фізичних, хімічних і біологічних компонентів або перевищення ними природного рівня.
У широкому сенсі до забруднень середовища відносять небажані фізичні дії: випромінювання теплоти і світла, звуки і вібрації, електромагнітні випромінювання і так далі
Об'єктами забруднення є атмосфера, вода, грунт.
Джерела забруднення підрозділяються на:
1) природні: землетруси, вулканічна діяльність, запорошені бурі і інші атмосферні процеси;
2) антропогенні, пов'язані з людською діяльністю (промисловість, транспорт, міське господарство і т. д.).
Особливо гострою проблемою забруднення атмосфери стала в другій половині XX століття, тобто в період НТР, що характеризується надзвичайно високим рівнем розвитку промислового виробництва.
У розвинених країнах основними джерелами забруднення атмосфери є:
1) Чорна і кольорова металургія, нафтовидобуток і нафтопереробка, гірничодобувна і хімічна промисловість - 30%;
2) автотранспорт - 40%;
3) теплоенергетика - 30%.
Основна маса забруднень повітря доводиться (75%) на спалювання органічного палива: вугілля, нафти, газу, торфу, сланців і деревини.
Щорічно в світі спалюється 10 млрд. тонн умовного палива, при цьому витрачається 20 млрд. тонн кисню, а в атмосферу виділяється 22 млрд. тонн Со2, 150 млн. тонн SO2 і 700 млн. тонн пилу і димових газів.
Розглянемо вплив вище вказаних джерел на атмосферу.
Теплоенергетика. Енергетика - основа добробуту людини. За даними ООН в результаті стрімкого розвитку індустріалізації, урбанізації і зростання чисельності населення привело до попиту на енергію і нерівномірного її розподілу. так, в країнах з розвиненою ринковою економікою енергія споживається в 80 разів більше, ніж в країнах Африки. Це привело до того, що 1/4 населення Земної кулі споживає 3/4 світовій енергії. Щоб підняти рівень споживання енергії в цих країнах до рівня розвинених країн (нинішнього), то до 2025 р. виробництво енергії треба збільшити в 5 разів.
Такого навантаження атмосфера не витримає.
Негативна дія теплових станцій на атмосферу полягає в наступній:
1) значне споживання кисню;
2) виділення шкідливих газів З, Со2, SO2, NO, NO2, диму і пилу в атмосферу;
3) великий вихід шлаків (золи).
При спалюванні органічного палива споживання кисню в 2, 2 рази перевищує масу спалюваного палива. В даний час потреба багатьох розвинених країн в кисні заповнюється за рахунок Південної Америки, Африки, Азії.
Виділення Со2 в атмосферу приводить до підвищення температури повітря або до так званого «парникового ефекту». Концентрація Со2 щорічно збільшується на, 3% .
Японські учені підрахували, що при нинішніх темпах потеплення («парникового ефекту») - до 2003 року рівень океану в окремих районах Японського архіпелагу підвищиться в порівнянні з нинішнім на 1, 5 м. При спалюванні палива з високим вмістом сірі в атмосферу викидається її діоксид. У вугіллі і нафті зміст сірки може досягати 5%. З'єднуючись з водяною парою атмосфери, оксид утворює сірчану кислоту, яка випадаючи з дощем, осідає на грунті, рослинах, тваринах, у водоймищах. Кислотні дощі переносяться від підприємств, виділяючих SO2, на десятки кілометрів і приносять значні збитки сільському господарству, тваринам, людині і так далі Встановлено, що мармурові споруди стародавнього Риму, Афін, Кіпру за останніх 5 років постраждали більше від кислотних дощів, чим за 2500 років.
Зола або шлакові відходи також отруюють атмосферу, грунт і водний басейн.
Відвали ТЕЦ займають значні площі, зменшуючи посівні площі. Вони є джерелом пилу. Багато відвалів горять і виділяють токсичні гази в атмосферу.
Матеріальний баланс сучасної ТЕЦ потужністю 2400 Мвт досягає в добу 25 тис. тонн вугілля (середня зольність донецького вугілля 23%, зміст сірі 1, 7%) вихід золи складає 1000 тонн. Через димарі в атмосферу викидається 240 млн. м3 димових газів.
Слід враховувати також, що електростанції, що працюють на вугіллі радіоактивно заражають місцевість більше, ніж атомні станції в нормальному режимі. Ці забруднення обумовлені викидами з димовими газами летючого попелу, який містить природні радіоактивні домішки урану, торія, радію і калія.
У кожній тонні донецького вугілля міститься:
миш'яку - 300 г фтору - 500 г
ванадію - 100 г хрому - 100 г
марганцю і селену по 1000 г
свинцю і берилія по 50 г
Є також германій, ртуть, вісмут, титан, цинк і ряд радіонуклідів. При спалюванні виділяється радій - 226, радон - 222, торій - 232, уран - 239, калій - 240.
Донецька область проводить 32% електроенергій держави. Тут розташовані крупні теплові електростанції - Углегорськая, Старобешевськая, Кураховськая, Миронівська, Зуєвськая і Слов'янська.
Альтернативним джерелом енергії тепловим станціям є АЕС. Ядерне паливо АЕС виділяє енергію ядерного розпаду, не вимагаючи для цього кисню. Теплота згорання ядерного палива в 2, 85* 106 разів більше теплоти згорання 1 кг умовного палива, тому відходи АЕС значно менші. У нормальному режимі АЕС екологічно чисті, проте при аваріях виникає небезпека значного зараження місцевості і поразки людей радіоактивними випромінюваннями.
Певну проблему викликає поховання відходів відпрацьованого ядерного палива. Всі країни, які експлуатують ядерні установки, зобов'язані розміщувати відходи на своїй території або в місцях, які передбачені міжнародними угодами.
У наший країні радіоактивні відходи включають в тугоплавке скло і ізолюють глибоко в надрах землі в стійких водонепроникних породах.
Промисловість. На долю промислових підприємств і в першу чергу на чорну і кольорову металургію, хімічну і нафтопереробну, гірничодобувну промисловість будматеріалів доводиться 30% і більш за всі викиди в атмосферу.
Найбільш токсичними і характерними для цих виробництв є оксиди сірі SO2, азоту, NO і NO2, вуглецю З і Со2, вуглеводні і пил. Накопичення в атмосфері цих забруднюючих речовин викликає наслідки глобального характеру.
В даний час в Донбасі індустріальне навантаження на природу і людину перевищує допустимі санітарні норми в десятки і сотні разів. У Донецькій області діють 152 вугільних шахти з 261 по Україні. До економічного спаду в області здобувалося 95 млн. тонн вугілля, 20 млн. тонн чавуну, 23, 5 млн. тонн стали, 21 млн. тонн прокату, 2 млн. тонн труб, 4, 8 млн. тонн цементу, 22, 3 млн. м2 скла.
Чорна металургія представлена такими підприємствами як Маріупольськими комбінатами ім. Ілліча і «Азов сталь», Макіївський металургійний завод, Єнакіївський, Донецький, Константіновський і Краматорськ металургійні заводи.
Схема взаємодії промислових підприємств з навколишнім середовищем може бути представлена у вигляді
У області діють 6 хімічних заводів: Горлівський «Стирол», Слов'янський «Химпром», Константіновський хімічний завод, Донецькі заводи химреактивов і хіміко-металургійний, Дзержінський фенольний завод, а також 7 коксохімічних: Авдєєвський, Макіївський, Донецький, Маріупольський, Горлівський, Єнакіївський і Ясиноватський.
Крім того в області проводиться весь республіканський об'єм свинцю і цинку, 70% вогнетривів і 95% ртуті.
Автомобільний транспорт. В даний час в світі налічується більше 300 млн. автомобілів.
У вихлопних газах автомобілів міститься більше 200 хімічних сполук, небезпечних для здоров'я людей.
Найбільш токсичними є окисел вуглецю, вуглеводні і тертаэтилсвинец. Небезпека їх визначається не тільки токсичністю, але і тим, що вони викидаються в зону дихання людини.
Викиди автомобільного транспорту досягають 40... 50% всіх шкідливих викидів в атмосферу.
У Донецькій області налічується 80 тисяч вантажних автомобілів, 30 тисяч автобусів і більше 500 тис. легкових машин. В середньому в рік вони викидають більше 520 тис. тонн шкідливих речовин.
Основним напрямом по обмеженню шкідливого впливу автотранспорту на атмосферу є:
1. Застосування легких видів палива (високооктановий бензин, газ);
2. Перехід на електричну тягу.
Урбанізація або зростання і розвиток приводить до зосередження великих мас населення на порівняно невеликих площах і зростання міст-гігантів. З 1950 року число людей, що проживають в містах, зросло в 3 рази. Це відбулося не стільки за рахунок народжуваності, скільки за рахунок міграції сільського населення.
По прогнозах учених міське населення розвинених країн до 2000 року складе 3/4 населення.
Крупні міста з великою щільністю населення (Париж - 32000 чел/км2, Гонконг - 25000 чел/км2) з їх комунікаціями, опалюванням, каналізацією, промисловими підприємствами і транспортом є джерелом могутньої негативної дії на природу.
Про характер і масштаби такої дії можна судити по схемі добового споживання ресурсів і викидів - тонн.
Вода 650 000 т
Пища 2000 т
Сточные воды
500 000 т
Твердые отходы
2000 т
Город населением
1 млн
Топливо:
Уголь - 6400 т
Нефть - 2800 т
Газ 2700 т
Загрязнение воздуха:
Пыль - 150 т SO2 - 150 т
CO2
- 450 т NO - 100т
Донецька область має високу щільність населення: на території 26, 5 тис. км2 проживає 5, 1 млн. чіл. або 202 чел/км2. У області налічується 49 міст, 135 селищ міського типу і 1121 населений пункт.
2. 1. 3. Наслідки забруднення атмосфери
Неухильне зростання надходжень токсичних речовин в атмосферу перш за все відбивається на здоров'ї населення, погіршує якість продуктів харчування, передчасно руйнує виробничі і житлові будівлі.
Велику небезпеку для людства несуть «кислотні дощі», «парниковий ефект» і руйнування озонового шару.
До негативних наслідків забруднення атмосфери, що мають регіональний характер, відноситься утворення смогов.
Зміг є механічною або фотохімічною освітою в атмосфері суміші диму, аерозолів і газів, яке тривалий час утримується над містом.
Відомі лондонський зміг 1952 р., такий, що поніс чотири тисячі людських життів, лос-анжелесский зміг, що утворився з вихлопних газів автомобілів.
Оксиди вуглецю, що поступають в атмосферу, сірі, азоту, вуглеводня, з'єднання свинцю, пил і ін. надають різну токсичну дію на організм людини. Приведемо властивості деяких з них.
Окисел вуглецю З. Утворюється при неповному згоранні палива (вуглецю) в топках нагрівальних печей, парових казанів, перегрівачів і так далі Це безбарвний газ не має запаху. Впливає на нервову і серцево-судинну системи, викликає задуху. Первинні симптоми отруєння (головний біль) при концентрації 200-220 мг/м3 з'являються через 2-3 години. При більшій концентрації частішає пульс і з'являється запаморочення.
Оксиди азоту NO і NO2. У атмосферу викидається в основному NO2 - це отруйний газ без кольору і запаху, дратівливо діє на органи дихання. Взаємодіючи з вуглеводнями вихлопних газів в містах утворює зміг. Отруйлива дія починається з кашлю, блювоти і головного болю.
При взаємодії з вологою поверхнею дихальних шляхів утворює азотну кислоту.
Двоокис сірі S02. Безбарвний газ з гострим запахом, дратує слизисті оболонки дихальних шляхів. З'єднуючись з водною частиною крові, утворює сірчану кислоту.
Вуглеводні (бензин, бензол, гексан) володіють наркотичною дією: у малих концентраціях викликають головний біль.
З'єднання свинцю. Потрапляють в організм у вигляді пари і пилу через дихальні шляхи, викликають захворювання дихальних органів і нервової системи.
Атмосферний пил. У атмосфері постійно присутній пил різного походження і хімічного складу.
Розрізняють пил органічну і неорганічну. До органічної відноситься рослинний (льняна, джутова, бавовняна, мучная) і тваринний (кісткова, шерстяна) пил.
До неорганічної відноситься мінеральна (цементна, азбестова, кварцева), металева і вугільна.
По характеру дії на організм людини пил може бути дратівливим і отруйним.
До дратівливого пилу відноситься мінеральний, металевий і деревний пил. Вона викликає роздратування шкіри, дихальних шляхів. Особливо небезпечний пил, що містить окисел кремнію, який викликається захворювання силікозом.
Вугільний пил викликає захворювання антрикозом.
До отруйного пилу відноситься свинцева, марганцева, хромова і ін. Розчиняючись на слизистих оболонках дихальних шляхів вони діють як отрути.
Основна концепція захисту навколишнього природного середовища полягає в запобіганні або скороченні до мінімуму викидів шкідливих речовин в атмосферу.
У вирішенні завдань захисту атмосфери найбільш ефективним є застосування:
1) маловідхідних і безвідходних технологій;
2) запалі - і газоочистки.
На сьогоднішній день виконання цих заходів повною мірою неможливе, тому йде законодавче обмеження викидів в атмосферу шкідливих речовин - встановлення граничне допустимих концентрацій (ГДК).
ГДК - це максимальний вміст шкідливої речовини в одиниці об'єму повітря, тривала дія якого не викликає патологічних змін в організмі людини (мг/м3).
Для кожної речовини встановлюється два нормативи: максимальна разова і середньодобова.
Максимальна разова ГДК встановлюється для попередження рефлекторних реакцій (ознак отруєння) при короткочасній (до 20 мин.) дії атмосферних забруднень.
Середньодобова ГДК встановлюється для попередження шкідливої дії на людину при цілодобовому вдиханні забрудненого повітря.
Нормативи враховують можливість дії на організм людини одночасно декількох шкідливих речовин. В цьому випадку говорять про суммации шкідливої дії.
При сумісній присутності в атмосфері декількох шкідливих речовин їх загальна концентрація повинна задовольняти умові:
де С1, С2... Сn - концентрація шкідливих речовин в повітрі, мг/м3;
Пдк1, ГДК 2... ГДК - гранично допустимі концентрації цих речовин, мг/м3.
Разом з ГДК важливу роль в забезпеченні чистоти повітряного басейну грає ПДВ (гранично допустимий викид). При регламентації викидів визначається максимально можлива концентрація шкідливої речовини і відстань Гм від джерела, де вона виникне:
1) для гарячих викидів
де А - коефіцієнт, залежний від географічного району
для України А = 200.
М - маса забрудненої речовини, мг/с;
F - коефіцієнт, що враховує швидкість осідання частинок, F = 1... 3;
m, n - коефіцієнти, що враховують умови виходу газоповітряної суміші;
V - об'єм суміші, що викидається, м3/c ; Н - висота труби, м;