Влияние загрязнения атмосферного воздуха на человека, животный и растительный мир

Рис. 6. Фотохимический туман ( смог )

их соединениях, что открывает  определенные возможности для предотвращения загрязнения атмосферы. 
В больших городах и густонаселенных районах первенство в загрязнении атмосферы переходит от промышленности к транспорту, прежде всего к автомобильному. В США 60% загрязнений воздуха поступает от автомобилей; в Нью-Йорке, Лос-Анджелесе, Токио и многих других городах загрязнение от автотранспорта может достигать 90%. В России на транспорт приходится около 50% общих загрязнений атмосферы. 
Главная составная часть автомобильных выхлопов — оксид углерода (II). Автомобильные двигатели выделяют оксиды азота (NO, NQ2), некоторые углеводороды и весьма ядовитый свинец. Последний добавляется в бензин со специальными активирующими присадками (например, тетраэтилсвинец) и выделяется в воздух при сгорании топлива. Около 300 млн. автомобилей ежесуточно выбрасывают в атмосферу нашей планеты примерно 800 тыс. т оксида углерода (II), 150 тыс. т углеводородов, свыше 500 тыс. т оксида азота и почти 1 тыс. т свинца. Подавляющее большинство из 200 компонентов выхлопных газов автомобилей угнетающе действуют на организм человека, а оксиды азота к тому же активно участвуют в образовании фотохимического смога. Автомобили сжигают кислорода в 3—4 раза больше, чем требуется всему человечеству для дыхания.

Рис. 7. Распределение количества выбросов между источниками загрязнений

Глава 3. Влияние  загрязнения атмосферы на человека, животный и растительный мир

3.1 Влияние загрязнения  атмосферы на здоровье человека и животных

Все загрязняющие атмосферный  воздух вещества в большей или  меньшей степени оказывают отрицательное  влияние на здоровье человека и животных. Эти вещества попадают в организм преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0.1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них. Загрязненный атмосферный воздух воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду медленно, постепенно разрушая различные системы жизнеобеспечения организма. Так, диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Пыль, содержащая диоксид кремния, вызывает тяжелое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например глаз и легких, участвуют в образовании ядовиты туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа). При остром отравлении появляются общая слабость, головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход (Даже спустя 3-7 дней), точно так же воздух с высокой концентрации СО действует на организм любого животного. Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдающих анемией и сердечнососудистыми заболеваниями. Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны  и с такими незначительными, по объему выбросами, как свинец, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма к инфекциям, что в свою очередь может привести к возникновению эпидемий вирусных и иных заболеваний. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма. Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия от кашля до летального исхода.

Влияние выхлопов автомобилей на здоровье человека                   Таблица 3

Бензол является потенциальным  возбудителем рака. Высокие концентрации бензола можно обнаружить в воздухе  городов, и они могут увеличить  количество заболеваний раком. Обнаружение  этого источника затруднено из-за значительной роли других источников бензола для людей, например табачного  дыма. Другим ароматическим соединением, присутствующим в больших концентрациях  в бензине, является толуол (С₆Н₅СН₃).Толуол с меньшей вероятностью, чем бензол, может вызывать рак, но он имеет ряд нежелательных качеств. Возможно, наиболее важной является его реакция с образованием соединения типа ПАН, пероксибензилнитрата, который служит потенциальным раздражителем глаз.

3.2 Влияние загрязнения атмосферы на растительный мир

Химический состав воздуха может  ограничить распространение растений по Земле, а порой сократить их ареал.

Одним из примеров отрицательного воздействия  загрязнения атмосферы на  растительный мир являются кислотные атмосферные осадки или как их еще называют кислотные дожди. Определенный уровень кислотности имеет любая дождевая вода. Но в нормальном случае этот показатель соответствует нейтральному уровню pH – 5,6-5,7 или несколько выше. Небольшая кислотность объясняется содержанием в воздухе углекислого газа, но считается настолько низкой, что не наносит никакого вреда живым организмам. Таким образом, причины кислотных дождей связаны исключительно с деятельностью человека, и не могут быть объяснены естественными причинами.

Предпосылки для повышения кислотности атмосферной воды возникают, когда промышленные предприятия выбрасывают большие объемы оксидов серы и оксидов азота. Наиболее характерные источники таких загрязнений – это выхлопные газы автомобилей, металлургическое производство и тепловые электростанции (ТЭЦ). К сожалению, современный уровень развития технологий очистки не позволяет отфильтровывать соединения азота и серы, который возникают в результате сгорания угля, торфа, других видов сырья, что используются в промышленности. В итоге такие оксиды попадают в атмосферу, соединяются с водой в результате реакций под действием солнечного света, и выпадают на землю в виде осадков, которые и называют «кислотные дожди».

Ученые отмечают, что последствия кислотных дождей очень многомерны, для растений. В числе главных специалисты называют следующие эффекты:

1. Кислотные дожди заметно повышают кислотность озер, прудов, водохранилищ, в результате чего там постепенно вымирает их естественная флора и фауна. В результате изменения экосистемы водоемов, происходит их заболачивание, засорение, повышенная илистость.  Кроме того, в результате таких процессов вода становится непригодной для использования человеком. В ней повышается содержание солей тяжелых металлов и различных токсичных соединений, которые в нормальной ситуации поглощаются микрофлорой водоема.
2. Кислотные дожди приводят к деградации лесов, вымиранию растений. Особенно страдают хвойные деревья, так как медленное обновление листвы не дает им возможности самостоятельно устранять последствия кислотных дождей. Очень подвержены таким осадкам и молодые леса, качество которых стремительно падает. При постоянном воздействии воды с повышенной кислотностью, деревья погибают.
3. В США и Европе кислотные дожди – одна из распространенных причин плохих урожаев, вымирания сельскохозяйственных культур на огромных площадях. При этом причина такого ущерба кроется как в прямом воздействии, которое оказывают кислотные дожди на растения, так и в нарушениях минерализации почвы.
4. Кислотные дожди наносят непоправимый ущерб памятникам архитектуры, здания, сооружениям. Действие таких осадков вызывает ускоренную коррозию металлов, выход из строя механизмов.

Рис.8. Кислотные дожди  их причины и последствия

Твердые частицы, находящиеся в загрязненном воздухе, оседают на листьях растений и резко снижают интенсивность фотосинтеза, процесса, от которого зависит вся жизнь на Земле. Он происходит только в растениях. В ходе фотосинтеза растение вырабатывает из неорганических веществ необходимые для всего живого органические вещества. Диоксид углерода, содержащийся в воздухе, проникает в лист через особые отверстия в эпидермисе листа, которые называют устьицами; вода и минеральные вещества поступают из почвы в корни и отсюда транспортируются к листьям по проводящей системе растения. Энергию, необходимую для синтеза органических веществ из неорганических, поставляет Солнце; эта энергия поглощается пигментами растений, главным образом хлорофиллом. В клетке синтез органических веществ протекает в хлоропластах, которые содержат хлорофилл. Свободный кислород, также образующийся в процессе фотосинтеза, выделяется в атмосферу.

Вредное действие на растения оказывают  примеси, попадающие в воздух с промышленных предприятий. Не все растения одинаково чувствительны к их действию. Наиболее чувствительными к загрязнению оказались лишайники, среди древесных пород - хвойные (ель, сосна). Довольно устойчивы к загрязнению воздуха черемуха, тополь, липа, береза. При озеленении городов и населенных пунктов учитывается степень устойчивости растений к загрязнению воздуха. Большое значение для фотосинтеза имеет содержание углекислого газа в воздухе; из него растение получает углерод, необходимый для создания органического вещества. Растения из воздуха поглощают углекислый газ и кислород. В процессе фотосинтеза углекислый газ разлагается на углерод и кислород. Из углерода растения создают органические вещества, а кислород выделяется в атмосферу. Одновременно растения из воздуха поглощают кислород для дыхания, но в меньшем количестве, чем выделяют. Увеличение количества углекислого газа в воздухе (до определенного предела) способствует более интенсивному протеканию фотосинтеза, что приводит к увеличению продуктивности растений. В естественных условиях углекислый газ пополняется за счет процессов брожения, дыхания животных и растений, он выделяется при извержении вулканов, пожарах и пр. 

Глава 4. Охрана атмосферного воздуха

4.1 Мероприятия по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха

Меры борьбы с загрязнением атмосферы имеют  как общую, так специфическую, в  зависимости от видов источников, направленность. Меры общего характера  во многом определены действующим законодательством, к ним можно отнести:

• нормирование выбросов загрязняющих веществ,
• контроль выбросов вредных веществ;
• применение экономических санкций - так, порядок платы за загрязнение предусматривает кратное увеличение выплат при превышении ПДВ или при несанкционированных выбросах;
• финансирование природоохранных мероприятий.

Примеси, поступающие в  атмосферу, оказывают различное  токсическое воздействие на организм человека (канцерогенное, мутагенное, в виде запаха и др.). Эти обстоятельства вызвали необходимость устанавливать  для загрязняющих веществ санитарно-гигиенические  нормативы, основной характеристикой  которых является допустимая концентрация веществ.

Нормирование количества выбросов можно считать промежуточным  этапом снижения загрязнения природной  среды. Кроме того, меры борьбы с  загрязнением атмосферного воздуха  определяются спецификой источников выбросов загрязняющих веществ. Так, для энергетической промышленности важнейшими способами  снижения выбросов являются энергосбережение, перевод ТЭС на газ, повышение  роли безотходных источников энергии  и АЭС.

В отношении промышленных предприятий  основной мерой является снижение всех видов отходов за счет совершенствования  технологии. Замена токсичных исходных продуктов на нетоксичные - отказ  от фреонов, асбеста, хлороводородных  органических соединений. Переход на замкнутые циклы, очистка от вредных  выбросов, прежде всего газовых. В  настоящее время степень очистки  выбросов предприятий РФ от твердых  частиц превышает 90%, а от газов - около 30%. Очень важна оптимизация размещения предприятия. Нерационально размещать предприятия слишком далеко от источников сырья и мест сосредоточения рабочей силы - это чревато ростом выбросов от транспорта. Вместе с тем, необходимо выдержать требуемые санитарно-защитные зоны (СЗЗ), которые составляют для чрезвычайно опасных предприятий - 1 км, для предприятий 2 и 3 классов - соответственно 500 и 300 м, а для 4 и 5 классов, к которым относится большая часть предприятий железнодорожного транспорта и машиностроения - 100 и 50 м.

Для многих городов России превалирующими являются выбросы автотранспорта. Пути снижения вредного воздействия этих выбросов следующие. Отказ от этилированного бензина, в котором имеются присадки триэтилсвинца для устранения опасности  детонации при высоких степенях сжатия смеси в двигателях внутреннего  сгорания, для исключения выбросов соединений свинца и уменьшения непредельных углеводородов. Переход на газ или  неэтилированный бензин снижает  токсичность в 18-22 раза. Повышение  полноты сгорания за счет автоматического  управления процессом, специальных  систем и регулировок сказывается  на расходе бензина. Замена карбюраторных  двигателей, где это возможно, дизельными, дающими менее вредные выбросы. Развитие электротранспорта, перевод  общественного транспорта на электрическую  тягу там, где нет дефицита энергии.

На объекты железнодорожного транспорта приходится 5-8 % выбросов. Для снижения выбросов от этого источника необходимо улучшить работу теплосиловых и тепловых установок, переводя их на газ, используя  очистку выбросов, совершенствуя  процесс сгорания.