Загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами.
Основные источники загрязнения атмосферного воздуха.
Интенсивное загрязнение воздуха началось в 19 веке в связи с бурным развитием промышленности, которая стала использовать каменный уголь как основной вид топлива, и быстрым ростом городов. О роли угля в загрязнении атмосферы в Европе было известно давно. Однако в 19 веке он был самым дешевым и доступным видом топлива в Западной Европе, в том числе и Великобритании. Есть на чем работать промышленности, производство дает прибыль, да и продажа угля бытового отопления приносит неплохой доход - скажите, пожалуйста, при чем здесь разговоры о каком-то там воздухе? "Даже в начале текущего столетия, пишет английский ученый Т.С.Уилсон,- находились промышленники, которые уверяли, что дым безвреден для здоровья, что шотландский уголь немыслимо сжигать без дыма и что истинные беды происходят от дыма, который дают домашние печи и камины".
Но уголь (удельный вес которого, кстати, в топливном балансе некоторых стран вновь увеличивается) не единственный источник загрязнения атмосферы. Сейчас в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество вредных веществ, и, несмотря на значительные усилия, принимаемые в мире с целью уменьшить степень загрязнения атмосферы, находится в развитых капиталистических странах. При этом исследователи отмечают, что если над сельской местностью вредных примесей в атмосфере ныне в 10 раз больше, чем над океаном, то над городом их больше в 150 раз.
Вот уж поистине возникли благоприятные условия для деятельности предсказанных фантастами продавцов воздуха!
Крупные капиталистические государства несут львиную долю ответственности за уничтожение запасов атмосферного кислорода. По некоторым данным, за последние 100 лет уничтожено 240млрд. т. "газа жизни", а взамен в атмосферу было выброшено 360млрд. т. ядовитой двуокиси углерода.
Проблема озонового экрана. Подсчитано, что концентрация этого газа на высотах ниже 30км. с 1965 года постоянно снижается. А именно на этом расстоянии от земной поверхности задерживается огромная часть смертоносных ультрафиолетовых лучей.
На суше общие потери углеводородов слагаются из выбросов в атмосферу в результате несовершенной технологии продуктов сгорания в факелах, газов, сжига и обжига, утечек в грунт, потерь со сточными водами. На типовом заводе, перерабатывающем 12млн.т. нефти в год, абсолютные потери составляют 180тыс.т. Если эту цифру принять за 100%, то она складывается из следующих видов потерь - 40% приходится на резервуары, в которых нефть и продукты ее переработки должны надежно храниться. Часть потерь при хранении объясняется "дыханием" емкостей. При повышении давления избыток выходит наружу, а при понижении приходится выпускать наружный воздух. Это происходит при изменении температуры, например, при смене дня и ночи, при резком изменении барометрического атмосферного давления и т.п. Так такой процесс повторяется ежегодно, то приводит к большим потерям топлива. За одно "дыхание" из емкости 5000м3 уходит в атмосферу около 35кг. бензина, а за год это составляет 12,8т.
Установлено, что при заполнении резервуара на 80% годовые потери составляют 8%, а при его использовании лишь на 20% возрастают до 14%. Около 1/5 всех потерь уносится при испарении с поверхности жидкостей, загрязненных нефтепродуктами.
Ощутимый вклад (до 4% потерь) вносят операции "налива-слива". В этих случаях происходит и испарение и утечка. В летнее время при закачке теряется 0,56кг. на каждый километр продукта, а при скачке - 0,1кг. Представьте себе, сколько на планете различного рода топливных емкостей, резервуаров, цистерн, бензоколонок и баков; Земля давно была бы окутана густым паром летучих углеводородов, если бы они не испарялись в верхние слои атмосферы. Когда условий для их испарения нет (в результате неблагоприятных климатических условий), то наступает смог, однако улетают они не все. По данным ученых Башкирии, 100% потерь распределяются так: 85% попадает в атмосферу, а 15% загрязняют почву и водоемы. Химики здесь видят один рациональный путь - сделать атмосферу источником сырья и использовать находящиеся в ней вредные газы как компоненты химического синтеза полезных продуктов, список возможных органических производных уже сейчас достаточно велик и включает в себя полимеры, искусственное топливо, метиловый спирт, альдегиды, органические кислоты и другие, ценные для народного хозяйства соединения.
За первыми признаками нарушения равновесия в природе встает грозное предупреждение: природа не в силах больше безболезненно выдерживать, ее способность к самоочищению исчерпана! Переступив черту, мы вызовем более опасные последствия, которые необходимо предвидеть и своевременно запланировать борьбу с ними. При расширении производства одновременно с увеличением потерь теплоты возрастает количество углекислого газа в атмосфере. В 20 веке его количество в атмосфере увеличилось почти на 9%, что составляет 2*1011ст. т. Вместе теплота и углекислый газ изменяют теплоотдачу земной поверхности и создают нежелательный "парниковый эффект". Суть его состоит в следующем: в парниках пленка или стекло пропускает солнечный свет, но задерживает теплоту, идущую от нагретой почвы, и тем самым повышает температуру в теплицах. Там этот эффект желателен и заранее запланирован, а в масштабах Земли он приводит к нарушению баланса.
Подъем температуры у поверхности Земли вызывает таяние ледников, льдов полярных морей и океанов. Это вызовет подъем воды на десятки метров с затоплением миллионов квадратных километров суши новым "всемирным потопом". Климат изменится от экватора до полюсов, а это не может не отразиться на нашем с вами "жизни".
Сжигание горючего создает еще одну грозящую человеку опасность - кислородное голодание. Дело в том, что свободный кислород на нашей планете был не всегда, а "приобретен" в процессе существования Земли как побочный продукт жизнедеятельности первичных организмов. Первичные формы жизни были анаэробными, т.е. обходились без кислорода. Он накапливался как продукт их деятельности в результате освобождения из оксидов и других соединений, в которых находился в связанной форме.
По абсолютному выбросу газов автомобиль стоит на первом месте; он источник почти половины загрязнителей воздуха, зарегистрированных в некоторых странах. Главный вред причиняет угарный газ. Выделяемый в основном автомобилями, он почти равен всем другим главным загрязнителям воздуха вместе взятым. При определении негативного влияния автомобилей на качество воздуха, следует учитывать и выброс азота и фотохимических окислителей.
Среди источников загрязнения, отрицательно влияющих на здоровье человека, автомобиль играет значительную, но не главную роль. Окись углерода становится опасной при высокой концентрации, но измерения концентрации на больших площадях и в любое время суток показывают, что ее влияние на организм человека, вероятно, не столь велико по сравнению с другими более редкими загрязнителями.
Судя по тому, что известно об их распределении и вредном эффекте, окислы серы и разнообразные мелкие частицы, по-видимому, вызывают даже больше болезней, чем выхлопные газы автомобилей. Эти загрязнения поступают первоначально от объектов, именуемых "постоянными источниками" - электростанций, заводов и жилых домов. Окислы серы и тонкие частицы пыли обычно концентрируются в местах наиболее интенсивного сжигания угля и главным образом опасны зимой, когда для обогрева приходится сжигать большие топлива. Фотохимический смог, наоборот, бывает более плотным в летнее время.
Помимо основных загрязнителей, в тех или иных местах в воздухе циркулируют различные вредные вещества, самый распространенный из токсичных тяжелых материалов - свинец - обычная составная часть бензина. Переносимые по воздуху никель, ртуть относительно редки, но в некоторых работах они представляют собой прямую угрозу. Канцерогенные волокна асбеста обнаружены в городском воздухе повсеместно. И, наконец, часть радиоактивных осадков - последствие испытаний ядерного оружия - выпадает на Землю вместе с дождем.
В атмосферу попадают токсичные вещества от тех предметов, которые мы каждый день держим в руках, и не представляем вред, который они могут нанести. Например, сухая батарейка, содержащая ртуть, покупается, используется по назначению и "выбрасывается". Но что происходит с ней дальше? Сначала она попадает в мусорный контейнер. Затем контейнер отвозят на мусоросжигательную станцию. Здесь ртуть нагревается, она образует ртутные пары, которые выбрасываются через трубу. Ртутные пары токсичны. Ветер подхватывает их, и, в конце концов, они оказываются в атмосфере, конечно, потом токсичные пары осаждаются на Землю с дождем или снегом.
Долгое время загрязнения воздуха связывали с Экономическим благосостоянием и ростом городов; сегодня эти связи не находят полного оправдания. Но наиболее интенсивное загрязнение воздуха, как и прежде, отмечается в крупных районах, где циркуляция воздуха задерживается и невелика.
В атмосферу ежегодно выбрасываются сотни миллионов тонн различных веществ. Вот сколько их: твердых веществ - 130млн. тонн, двуокиси серы - 180-200; окиси углерода - 350-400; окислов азота - 60-65; углеводородов - 80-90 млн. тонн. Выходит, что вся наша атмосфера представляет собой аэрозоль, так как содержит массу взвешенных частиц. Массу аэрозольных частиц поставляют химические предприятия в процессе превращения газов в твердые тела. Так, при образовании сульфатов из двуокиси серы в воздух за тот же срок уходят 150млн. тонн частиц. Всего из-за деятельности человека в год в атмосферу вносится 350-400млн. тонн пыли.
Как мы уже выяснили, существуют два главных источника загрязнения: естественный и антропогенный.
Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.
К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия. Т.е. промышленная революция и урбанизация привели к значительному усилению загрязнения воздуха. Развивалась химическая промышленность, в связи с чем стали выбрасываться в атмосферу неизвестные вещества. В 19 веке - нач. 20 века черные облака дыма окутали многие города Европы и Соединенных Штатов. Лидер промышленной революции, Великобритании, занял первое место по загрязнению воздуха. В 1661г. Джон Эвелин представил Карлу II доклад под названием "Заражение дымом, или распространение дыма в воздухе над Лондоном". На триста лет вперед Эвелин, помимо прочих зол, предвидел сокращение средней продолжительности жизни за счет загрязнения воздуха дымом. Он предложил окружить Лондон поясом зеленых насаждений и вынести за черту города все промышленные предприятия, работающие на угле. Но, как и многие другие предвидения, предложения Эвелина не были приняты во внимание, и только гораздо позднее безотлагательная необходимость и тяжелые события открыли глаза на горькую правду.
До половины 20 века синонимом загрязнения воздуха был дым и содержащие серу соединения. В 1943г. жители Лос-Анджелеса стали жаловаться на периодическое появление в воздухе раздражающей светло-голубой дымки; вызванные из восточных городов эксперты по загрязнению воздуха установили, что это вызвано присутствием сернистого газа. Промышленный выброс этого вещества был сокращен в соответствии с принятым в штате законом по борьбе с загрязнением воздуха, но дымка над городом продолжала появляться, и даже гораздо чаще. Дальнейшие исследователи показали, что углеводороды, содержащиеся в парах бензина, взаимодействуя с другими загрязнителями, под действием солнечных лучей образуют новые соединения, похожие на те, которые наблюдаются в воздухе над Лос-Анджелесом. Надеясь на простое решение этого вопроса, администрация города решила ликвидировать утечку газов из бензохранилищ многочисленных нефтяных заводов Лос-Анджелеса. А дымка над городом все не исчезала. Тогда жители Лос-Анджелеса, так же как и люди других мест, вынуждены были признать, что человечество изобрело новый массовый загрязнитель - автомобиль.
