АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

NO₂, N₂O₄ - оксиды азота V (N₂О₄= 2NО₂), при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту 4NO₂ + 2Н₂О + О₂ = 4HNО₃. Вызывают поражение дыхательных путей и отек легких.

Уровни  фотохимического загрязнения воздуха  тесно связаны с режимом движения автотранспорта. В период высокой  интенсивности движения утром и  вечером отмечается пик выбросов в атмосферу оксидов азота  и углеводородов. Именно эти соединения, вступая в реакции друг с другом, обусловливают фотохимическое загрязнение  воздуха.

Оксид углерода II (СО). Концентрация оксида углерода II в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Однако поскольку этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его. Самый крупный источник оксида углерода в городах - автотранспорт.

Оксид углерода IV (СО₂). Влияние углекислого газа (СО₂) связано с его способностью поглощать инфракрасное излучение (ИК) в диапазоне длин волн от 700 до 1400 нм. Земля, как известно, получает практически всю свою энергию от Солнца в лучах видимого участка спектра (от 400 до 700 нм), а отражает в виде длинноволнового ИК-излучения.

Механизмом  вывода углекислого газа из атмосферы  является поглощение его в результате фотосинтеза растений, а также  связывание его в океанских водах  по реакции: СО₂+Н₂О+Са²⁺ = =СаСО₃+2Н⁺.

Пыль. Причины основных выбросов пыли в атмосферу - это пыльные бури, эрозия почв, вулканы, морские брызги. Около 15- 20% общего количества пыли и аэрозолей в атмосфере - дело рук человека: производство стройматериалов, дробление пород в горнодобывающей промышленности, производство цемента, строительство. Промышленная пыль часто включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны (оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, теллура).

Пыль  и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим  изменениям, поскольку отражают солнечное  излучение и затрудняют отвод  тепла от Земли. Например, так называемые смоги в очень населенных южных  городах (Мехико - 22 млн жителей и  др.) снижают прозрачность атмосферы  в 2-5 раз.

Кислород (О₂). Главным продуцентом кислорода на Земле служат зеленые водоросли поверхности океана (60%) и тропические леса суши (30%). Тропические леса Амазонки называют легкими планеты Земля. Ранее в литературе высказывались опасения, что возможно уменьшение количества кислорода на Земле вследствие увеличения объема сжигаемого ископаемого топлива. Но расчеты показывают, что использование всех доступных человеку залежей угля, нефти и природного газа уменьшит содержание кислорода в воздухе не более чем на 0,15% (с 20,95 до 20,80%). Другая проблема - вырубка лесов, приводящая к возникновению кислородных «паразитов» - стран, которые живут за счет чужого кислорода. Например, США за счет своих растений имеет только 45% кислорода, Швейцария - 25%.

Озон (О₃). Наиболее распространенной количественной оценкой состояния озона в атмосфере является толщина озонного слоя Х - это толщина слоя озона, приведенного к нормальным условиям, которая в зависимости от сезона, широты и долготы колеблется от 2,5 до 5 относительных мм. Области с уменьшенным содержанием на 40-50% озона в атмосфере называют «озоновыми дырами».

Около 90% озона находится в стратосфере. Долгое время считалось, что основной причиной истощения озонного слоя являются полеты космических кораблей и сверхзвуковых  самолетов, а также извержения вулканов и другие природные явления.

Разрушительное  действие хлорфторуглеродных соединений (ХФУ) на стратосферный озон было открыто  в 1974 г. американскими учеными - специалистами  в области химии атмосферы  Ш. Роулендом и М. Молина (в 1996 г. за открытия в этой области им присуждена Нобелевская премия). С тех пор  не раз предпринимались попытки  ограничить выброс ХФУ в атмосферу, и тем не менее сейчас во всем мире ежегодно производится около миллиона тонн газообразных веществ, способных  разрушить озонный слой.

ХФУ, часто  встречающиеся в быту и в промышленном производстве, - это пропелленты в аэрозольных упаковках, фреоны в холодильниках и кондиционерах. Они применяются и при производстве вспененного полиуретана, и при чистке электронной техники.

Постепенно  ХФУ поднимаются в верхний  слой атмосферы и разрушают озонный  слой - щит атмосферы, спасающий от УФ-излучения. Время жизни двух самых  опасных фреонов - Ф-11 и Ф-12 - от 70 до 100 лет. Этого вполне достаточно, чтобы  в ближайшее время ощутить  на себе последствия сегодняшней  экологической неграмотности. Если , сохранятся современные темпы выброса ХФУ в атмосферу, то в ближайшие 70 лет количество стратосферного озона уменьшится на 90%. При этом весьма вероятно, что:

рак кожи примет эпидемический характер;

резко сократится количество планктона в океане;

исчезнут  многие виды животных, например, ракообразные;

УФ-излучение  неблагоприятно скажется на сельскохозяйственных культурах.

Все это  нарушает равновесие во многих экосистемах  Земли, из-за фотохимического смога  ухудшится общее состояние атмосферы, усилится «парниковый эффект».

Основные  санитарные требования к качеству атмосферного воздуха. Основным критерием контроля качества атмосферного воздуха является ПДК токсичных веществ. При санитарной оценке качества атмосферного воздуха принято выражать содержание загрязняющих веществ в мг на м³ воздуха. Это выражение концентрации применимо для любого агрегатного состояния примесей.

Критерием оценки влияния выбросов предприятий  на окружающую среду является уровень  практических концентраций примесей в  атмосфере, полученных в результате рассеивания выбросов, по сравнению  с предельно допустимыми.

Нормы ПДК  служат исходной базой для проектирования и экспертизы новых машин и  механизмов, технологических линий, промышленных сооружений и предприятий, а также для расчета вентиляционных, газо- пылеулавливающих и кондиционирующих систем, контролирующих приборов и систем сигнализации.

Основные  организации, контролирующие выбросы  предприятий в атмосферный воздух, - санитарно-эпидемиологические станции (СЭС); территориальные управления Федеральной  службы России по гидрометеорологии  и мониторингу окружающей среды; Государственная инспекция по контролю за работой газоочистных и пылеулавливающих установок.

ПДВ - количество вредных веществ, выбрасываемых  в единицу времени (г/с), которое  в сумме с выбросами из других источников загрязнения не создает  приземной концентрации примеси, превышающей значение ПДК.

Основное  направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами - создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие  действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми  циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в  атмосферу подвергаются очистке  с помощью скрубберов, фильтров и  т.д. Это дорогая технология, и  только в редких случаях стоимость  извлекаемых из отходящих газов  веществ может покрыть расходы  на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Наиболее  распространены при очистке газов  адсорбционные, абсорбционные и  каталитические методы.

Санитарная  очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО₂, СО, оксидов азота, 8O₂, от взвешенных частиц. Все процессы очистки осуществляются с помощью специальных фильтров, скрубберов.

2.2 Гидросфера

Гидросферой называют водную оболочку Земли. Это  совокупность океанов, морей, озер, прудов, болот и подземных вод. Гидросфера - самая тонкая оболочка нашей планеты, она составляет лишь 10^-3% общей массы планеты.

Роль  воды во всех жизненных процессах  общепризнанна. Без воды человек может жить не более 8 суток, за год он потребляет около 1 т воды. Растения содержат 90% воды. Сельское хозяйство является основным потребителем пресной воды.

Вода  необходима практически всем отраслям промышленности. Так, требуется воды на производство: 1 т чугуна - 50-150т; 1 т пластмасс - 500-1000 т; 1 т цемента - 4500 т; 1 т бумаги - 100 000 т. На электростанциях  мощностью 300 тыс. кВт расход воды составляет 300 млн т/год. Указанные производства требуют только пресную воду.

Хозяйственная деятельность человека привела к  заметному сокращению количества воды в водоемах суши: мелеют водоемы, исчезают малые реки, высыхают колодцы, снижается  уровень грунтовых вод. Сокращение уровня грунтовых вод уменьшает  урожайность окрестных хозяйств.

Проблема  Каспия - хищническое истребление ценнейших пород осетровых рыб притом, что разведение молоди осетровых, т. е. восстановление их популяции, ведется только рыбохозяйствами России и в небольшом объеме - Азербайджаном, а остальные страны только потребляют.

Проблема  Азовского моря - увеличение концентрации солей. Организмы, питающие рыбу, погибают. Результат - снижение возможности рыболовства на Азовском море.

Проблема  Байкала - воду этого ценнейшего озера используют для получения целлюлозы по финской технологии, т. е. используют воду минимальной минерализации, содержащую меньше 100 мг/л солей.

Деградация  природных вод связана в первую очередь с увеличением солесодержания. Основная причина засоленности вод - истребление лесов, распашка степей, выпас скота. Вода при этом не задерживается  в почве, не увлажняет ее, не пополняет  почвенные источники, а скатывается  через реки в море. В качестве мер, принятых в последнее время  для снижения засоленности рек, используется посадка лесов, предпринимаемая, например, в Саратовской области.

Громаден  объем сброса дренажных вод. Системы орошения потребляют обычно 1-2 тыс. м³/га, их минерализация составляет до 20 г/л. Огромен вклад в минерализацию воды сброса промышленных стоков.

Наблюдается постоянный рост водопотребления, как  на производственные, так и на бытовые  нужды. В среднем в городах  с населением 1 млн. человек потребляется 200 л/сутки воды на человека, Москва - 400, С.-Петербург - 500.

Водоемы (в частности, пруды) представляют собой  сложную экологическую систему, которая создавалась в течение  длительного времени. В них непрерывно протекает процесс изменения  состава примесей, приближающийся к  состоянию равновесия. Значительные отклонения от состояния равновесия могут привести к гибели популяций  водных организмов, т. е. к невозможности  возврата к состоянию равновесия, а это приводит к гибели экосистемы. Процессы, связанные с возвращением экосистемы к первоначальному состоянию, называются процессами самоочищения. К важнейшим из них относятся:

осаждение грубодисперсных и коагуляция коллоидных примесей;

окисление (минерализация) органических примесей;

окисление минеральных примесей кислородом;

нейтрализация кислот и оснований за счет буферной емкости воды водоема;

гидролиз  солей тяжелых металлов, приводящий к образованию малорастворимых  гидроксидов и выделению их из раствора и др.

Основные  характеристики сточных вод, влияющие на состояние водоемов: температура, минералогический состав примесей, содержание кислорода, мл, рН (водородный показатель), концентрация вредных примесей. Особенно большое значение для самоочищения водоемов имеет кислородный режим. Условия спуска сточных вод в водоемы регламентируются «Правилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами». Сточные воды характеризуются следующими признаками:

мутность  воды - определяется с помощью мутномера: исследуемую воду сравнивают с эталонным  раствором, который приготовлен  из каолина (или из инфузорной земли) на дистиллированной воде, выражается в мг/л;

цветность воды - определяется сравнением интенсивности  окраски испытуемой воды со стандартной  шкалой. Выражается в градусах цветности. В качестве стандартного раствора применяют  раствор солей кобальта;

сухой остаток - масса солей и веществ, которые  остаются после выпаривания воды (мг/л);

кислотность - измеряется в единицах рН. Природная  вода обычно имеет щелочную реакцию (рН > 7);

жесткость - зависит от содержания солей Са²⁺ и Mg²⁺. Различают три вида жесткости воды: общая, обусловленная содержанием солей кальция и магния независимо от содержания анионов; постоянная, обусловленная содержанием ионов С1^- и SO  после кипячения в течение 1 ч (она не удаляется); устранимая (временная) - устраняется кипячением: Са (НСО₃) ₂ > СаСО₃ + СО₂ + Н₂О. Жесткость измеряется в мг-экв/л солей магния и кальция (1 мг-экв соответствует 28 мг СаО) и в градусах (1° - количество солей кальция и магния, соответствующее 10 мг СаО в 1 л воды). 1° жесткости = 10 мг-экв = 2,8° жесткости;

растворимый кислород - зависит от температуры  воды и барометрического давления, измеряется в мг/л;

биологическая потребность в кислороде (БПК) - количество кислорода, поглощаемое микроорганизмами в сточных водах. За критерий оценки БПК принята величина уменьшения количества растворенного кислорода  в воде в течение 5 или 20 суток  при температуре 20°С.

В зависимости  от условий образования сточные  воды делятся на три группы:

бытовые сточные воды - стоки душевых, прачечных, бань, столовых, туалетов, от мытья полов  и т.д. Их количество в среднем  составляет 0,5-2 л/с. с 1 га жилой застройки  города, они содержат примерно 58% органических и 42% минеральных веществ;