Экологические проблемы

Экологическая проблема – проблема взаимоотношений  общества и природы, сохранения окружающей среды. На протяжении тысячелетий человек  постоянно увеличивал свои технические  возможности, усиливал вмешательство  в природу, забывая о необходимости  поддержания в ней биологического равновесия.

Экологическая проблема современного мира не только остра, но и многогранна. Она появляется практически  во всех отраслях материального производства, имеет отношение ко всем регионам планеты

Биосфера Земли  в настоящее время  подвергается  нарастающему антропогенному воздействию

1. Загрязнение атмосферы.

2.1. Основные загрязняющие  вещества.

Существует два  основных источника загрязнения  атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный – это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт и др. По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 миллиардов тонн оксидов углерода, 190 миллионов тонн оксидов серы, 65 миллионов тонн оксидов азота, 1,4 миллиона тонн хлорфторуглеродов. Половина всех выбросов в атмосферу приходится на предприятия таких отраслей промышленности, как энергетика 24,8% и металлургия 26,2%.

В последние годы наибольшее количество вредных веществ  в атмосферу выбрасывается с  выхлопными газами автомобилей, причём их доля постоянно возрастает. В  нашей стране она составляет более 30%, а в США – более 60% от общего выброса загрязняющих веществ в  атмосферу.

Особую тревогу  вызывает состояние воздуха в  крупных городах.

Так, в Москве выбросы  вредных веществ от автотранспорта превысили 800 тысяч тонн в год, что  составляет 70 процентов от общего количества загрязняющих веществ, поступающих  в атмосферу города за год.

Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны  главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов  атмосферного воздуха. Так, установлено, что основными причинами парникового  эффекта являются диоксид углерода, метан, оксид азота, озон и фреоны. Возникшая проблема истощения озонового  слоя, в том числе появления  озоновой дыры а Антарктиде и Арктике, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные,  поступающие  непосредственно  в атмосферу, и  вторичные,  являющиеся  результатом  превращения последних.    Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до  серного ангидрида,  который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты.  При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком  образуются кристаллы сульфата аммония.

Основным источником пирогенного загрязнения на планете  являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные  установки, потребляющие более 70%  ежегодно добываемого твердого и жидкого  топлива. Основными вредными   примесями  пирогенного  происхождения  являются следующие:

а) Оксид углерода.  Получается при неполном сгорании углеродистых веществ.  В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т.  Оксид углерода является соединением,  активно реагирующим  с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год).  Часть соединений  серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество  выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 %  от общемирового выброса.

в) Серный  ангидрид. Образуется  при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является  аэрозоль или раствор серной  кислоты  в дождевой воде,  который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.  Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой  влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающихна расстоянии менее 11 км.  от таких предприятий,  обычно  бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной  кислоты.  Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и  сероуглерод.  Поступают в атмосферу  раздельно        или  вместе с другими соединениями серы.  Основными источниками выброса являются предприятия  по  изготовлению  искусственного волокна,  сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.  В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Оксиды  азота.  Основными  источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения,  азотную кислоту и нитраты,  анилиновые красители,  нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.  Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

е) Соединения фтора.  Источниками  загрязнения  являются предприятия по производству алюминия,  эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия         и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом.  Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения  хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих  соляную  кислоту,  хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.  В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.  В металлургической промышленности при выплавке  чугуна  и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц,  определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы,  свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

2.2. Аэрозольное загрязнение  атмосферы.

Аэрозоли - это  твердые или жидкие частицы,  находящиеся  во взвешенном состоянии в воздухе.  Твердые компоненты аэрозолей  в  ряде случаев особенно опасны для  организмов,  а у людей вызывают специфические  заболевания.  В  атмосфере  аэрозольные  загрязнения  воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная  часть  аэрозолей образуется в атмосфере  при  взаимодействии твердых и  жидких частиц между собой или  с  водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает  около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного  происхождения.  Большое  количество пылевых частиц образуется также в ходе  производственной деятельности людей.  Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ  ПРОЦЕСС.

ВЫБРОС  ПЫЛИ, МЛН.Т/ГОД

Основными источниками  искусственных аэрозольных загрязнений  воздуха являются ТЭС,  которые  потребляют  уголь высокой зольности, обогатительные фабрики,  металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые  заводы.  Аэрозольные  частицы  от этих источников  отличаются большим  разнообразием химического   состава. Чаще  всего  в  их составе обнаруживаются соединения   кремния, кальция и углерода,  реже - оксиды металлов: железа,   магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,  мышьяка,  бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена,        а также асбест.

Еще большее разнообразие свойственно  органической пыли,  включающей алифатические и  ароматические  углеводороды, соли кислот.  Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов,  в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

Постоянными источниками  аэрозольного загрязнения  являются  промышленные отвалы  -  искусственные  насыпи из переотложенного  материала, преимущественно вскрышных  пород,  образуемых  при   добыче полезных  ископаемых или же из отходов предприятий  перерабатывающей промышленности,  ТЭС.

Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так,  в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых  веществ) в атмосферу  выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.

Производство  цемента  и   других строительных материалов также является источником загрязнения  атмосферы пылью.  Основные технологические  процессы этих производств  -  измельчение  и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках  горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных  веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям  относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные,  включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации,  взаимодействуя  с  другими  атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной  радиацией.  В  результате этих реакций  образуются перекисные соединения,  свободные радикалы,  соединения углеводородов                с оксидами азота и   серы часто  в виде аэрозольных частиц. При  некоторых погодных условиях могут  образовываться особо большие скопления  вредных   газообразных и аэрозольных  примесей    в приземном слое воздуха.

Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над  источниками газопылевой эмиссии  существует   инверсия - расположения слоя более холодного воздуха  под теплым, что препятствует  воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются   под слоем инверсии,  содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного   в природе фотохимического тумана.

Фотохимический  туман (смог).

Озон, образуемый близко у поверхности Земли, называют вредным. Он возникает во время грозы, при  ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно  ощутить возле работающего копировального оборудования. В загрязненном оксидами озона воздухе под действием  солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом.

Фотохимический туман  представляет собой  многокомпонентную  смесь газов и аэрозольных  частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога  входят  озон, оксиды азота  и серы,  многочисленные органические соединения перекисной природы,  называемые в  совокупности фотооксидантами.

Такие смоги - нередкое явление над Лондоном,   Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими  городами Европы  и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм   человека они крайне опасны для дыхательной  и кровеносной системы и часто  бывают причиной преждевременной смерти городских   жителей с ослабленным  здоровьем. 
 

2.4. Загрязнение радиоактивными  осадками.

Радиоактивные осадки – одно из наиболее опасных последствий  загрязнения атмосферы человеком. Они представляют собой пыль и  капельки атмосферной влаги, содержащей радиоактивные атомы. Такие атомы  образуются в ходе испытания ядерного оружия или аварии на атомной электростанции.

Самые тяжелые частички из пылевого радиоактивного облака оседают  на землю в первые часы или минуты после вызова. Более лёгкие задерживаются в атмосфере на длительное время. Они могут переносится ветром на большие расстояния, иногда за десятки тысяч километров. После долгого путешествия в атмосфере радиоактивные атомы, их ещё называют радионуклеотиды, возвращаются на поверхность земли вместе со снегом, дождём или туманом.

Радиоактивная пыль оседает на почве, попадает в водоёмы, загрязняет жилые дома, предприятия, дороги. Она попадает на поверхность  растений, кожу животных и человека.

Радионуклеотиды, попавшие на кожу человека, можно смыть водой, однако они проникают внутрь организма вместе с водой, которую мы пьем, воздухом, которым мы дышим, пищей, которую мы едим. Радиоактивные атомы излучают большое количество энергии в виде электромагнитных волн и заряженных частиц. Радиация разрушает живые клетки, и прежде всего их генетический аппарат, ослабляя защиту организма от различных болезней.