Охрана отмосферы

реализуются программы по решению  проблемы кислотных атмосферных  осадков.  В

рамках  Национальной  программы  по  оценке  влияния  кислотных  атмосферных

осадков, учрежденной в 1980 году многие  федеральные  ведомства  США  начали

финансировать  исследования  атмосферных  процессов,  вызывающих   кислотные

дожди,  с  целью  оценки  влияния  последних  на  экосистемы   и   выработки

соответствующих  природоохранных  мер.  Выяснилось,  что   кислотные   дожди

оказывают  многоплановое  воздействие  на  окружающую   среду   и   являются

результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные  кислотные  агенты

–  разбавленные  серная  и  азотная  кислоты,  образующиеся   при   реакциях

окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.

 

 

    Источники загрязнения  атмосферы

 

    К природным  источникам  загрязнения  относятся:  извержения  вулканов,

пыльные  бури,  лесные  пожары,  пыль  космического  происхождения,  частицы

морской  соли,  продукты  растительного,  животного  и   микробиологического

происхождения.  Уровень  такого  загрязнения  рассматривается   в   качестве

фонового, который мало изменяется со временем.

    Главный   природный   процесс   загрязнения   приземной   атмосферы   –

вулканическая  и  флюидная  активность  Земли  Крупные  извержения  вулканов

приводят к  глобальному  и  долговременному  загрязнению  атмосферы,  о  чем

свидетельствуют летописи и  современные  наблюдательные  данные  (извержение

вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году).  Это  обусловлено  тем,  что  в

высокие слои атмосферы мгновенно  выбрасываются  огромные  количества  газов,

которые на большой высоте подхватываются  движущимися  с  высокой  скоростью

воздушными  потоками  и   быстро   разносятся   по   всему   земному   шару.

Продолжительность   загрязненного   состояния   атмосферы   после    крупных

вулканических извержений достигает  нескольких лет.

    Антропогенные   источники   загрязнения    обусловлены    хозяйственной

деятельностью человека. К ним следует отнести:

    1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд.

т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 –  1960  гг.)

содержание СО2 увеличилось на 18 %  (с 0,027 до 0,032%).  За  последние  три

десятилетия темпы этих выбросов значительно  возросли.  При  таких  темпах  к

2000 г. количество углекислого  газа в атмосфере составит  не менее 0,05%.

    2. Работа тепловых электростанций, когда при  сжигании  высокосернистых

углей в результате выделения сернистого газа и мазута  образуются  кислотные

дожди.

    3. Выхлопы современных  турбореактивных самолетов  с   оксидами  азота  и

газообразными фторуглеводородами из  аэрозолей,  которые  могут  привести  к

повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

    4. Производственная деятельность.

    5.  Загрязнение  взвешенными   частицами  (при  измельчении,  фасовке  и

загрузке,  от  котельных,  электростанций,  шахтных  стволов,  карьеров  при

сжигании мусора).

    6. Выбросы предприятиями  различных газов.

    7. Сжигание топлива в  факельных печах,  в  результате  чего  образуется

самый массовый загрязнитель – монооксид  углерода.

    8.  Сжигание  топлива   в  котлах  и  двигателях  транспортных  средств,

сопровождающееся образованием оксидов  азота, которые вызывают смог.

    9. Вентиляционные выбросы  (шахтные стволы).

    10.  Вентиляционные  выбросы   с  чрезмерной  концентрацией   озона   из

помещений  с  установками  высоких  энергий  (ускорители,   ультрафиолетовые

источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях  0,1  мг/м3.  В

больших количествах озон является высокотоксичным газом.

    При  процессах   сгорания  топлива  наиболее   интенсивное   загрязнение

приземного слоя  атмосферы  происходит  в  мегаполисах  и  крупных  городах,

промышленных центрах ввиду  широкого распространения в  них  автотранспортных

средств, ТЭЦ, котельных и других  энергетических  установок,  работающих  на

угле,  мазуте,  дизельном  топливе,  природном   газе   и   бензине.   Вклад

автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь  40-

50 %. Мощным и чрезвычайно опасным  фактором загрязнения  атмосферы   являются

катастрофы на АЭС (Чернобыльская  авария)  и  испытания  ядерного  оружия  в

атмосфере. Это связано как  с  быстрым  разносом  радионуклидов на  большие

расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

    Высокая опасность химических  и биохимических производств  заключается  в

потенциальной  возможности  аварийных  выбросов  в   атмосферу   чрезвычайно

токсичных веществ,  а  также  микробов  и  вирусов,  которые  могут  вызвать

эпидемии среди населения и  животных.

    В настоящее время  в приземной атмосфере находятся  многие десятки  тысяч

загрязняющих веществ  антропогенного  происхождения.  Ввиду  продолжающегося

роста промышленного и сельскохозяйственного  производства  появляются  новые

химические   соединения,   в   том   числе   сильно   токсичные.    Главными

антропогенными загрязнителями  атмосферного  воздуха  кроме  крупнотоннажных

оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи  являются  сложные  органические,

хлорорганические  и  нитросоединения,  техногенные  радионуклиды,  вирусы  и

микробы.  Наиболее  опасны  широко  распространенные  в  воздушном  бассейне

России диоксин, бенз(а)пирен,  фенолы,  формальдегид,  сероуглерод.  Твердые

взвешенные частицы представлены главным образом сажей,  кальцитом,  кварцем,

гидрослюдой, каолинитом,  полевым  шпатом,  реже  сульфатами,  хлоридами.  В

снеговой  пыли  специально  разработанными   методами   обнаружены  окислы,

сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых  металлов, а также сплавы и  металлы  в

самородном виде.

    В Западной  Европе  приоритет  отдается  28  особо   опасным  химическим

элементам, соединениям и их группам. В группу  органических  веществ  входят

акрил,  нитрил,  бензол,  формальдегид,  стирол,  толуол,   винилхлорид,   а

неорганических – тяжелые металлы (As, Cd, Cr,  Pb,  Mn,  Hg,  Ni,  V),  газы

(угарный газ, сероводород,  оксиды  азота  и  серы,  радон,  озон),  асбест.

Преимущественно токсическое действие оказывают свинец,  кадмий.  Интенсивный

неприятный запах  имеют  сероуглерод,  сероводород,  стирол,  тетрахлорэтан,

толуол. Ореол воздействия оксидов  серы и азота распространяется  на  большие

расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей  воздуха  входят  в международный

реестр потенциально токсичных  химических веществ.

    Основные загрязнители  воздуха жилых помещений –  пыль  и  табачный  дым,

угарный  и  углекислый  газы,  двуокись  азота,  радон  и  тяжелые  металлы,

инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли  лекарств,

микробы и бактерии. Японские исследователи  показали, что бронхиальная  астма

может быть связана с наличием в  воздухе жилищ домашних клещей.

    Для   атмосферы   характерна    чрезвычайно    высокая    динамичность,

обусловленная как  быстрым  перемещением  воздушных  масс  в  латеральном  и

вертикальном  направлениях,  так  и   высокими   скоростями,   разнообразием

протекающих  в  ней  физико-химических  реакций.  Атмосфера  рассматривается

сейчас как огромный «химический котел», который находится  под  воздействием

многочисленных и изменчивых  антропогенных  и  природных  факторов.  Газы  и

аэрозоли, выбрасываемые в  атмосферу,  характеризуются  высокой  реакционной

способностью.  Пыль  и  сажа,  возникающие  при  сгорании  топлива,   лесных

пожарах, сорбируют  тяжелые  металлы  и  радионуклиды  и  при  осаждении  на

поверхность могут загрязнить  обширные  территории,  проникнуть  в  организм

человека через органы дыхания.

    Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах

приземной атмосферы Европейской  России свинца и  олова;  хрома,  кобальта  и

никеля; стронция, фосфора,  скандия,  редких  земель  и  кальция;  бериллия,

олова, ниобия, вольфрама и  молибдена;  лития,  бериллия  и  галлия;  бария,

цинка, марганца  и  меди.  Высокие  концентрации  в  снеговой  пыли  тяжелых

металлов обусловлены как присутствием  их  минеральных  фаз,  образовавшихся

при сжигании угля, мазута и других видов  топлива,  так  и  сорбцией  сажей,

глинистыми частицами газообразных соединений типа галогенидов олова.

    Время «жизни» газов  и аэрозолей в атмосфере колеблется  в очень  широком

диапазоне (от 1 – 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в основном от  их

химической устойчивости размера (для аэрозолей)  и  присутствия  реакционно-

способных компонентов (озон, пероксид водорода и др.).

    Оценка и тем более  прогноз состояния приземной  атмосферы являются очень

сложной проблемой.  В  настоящее  время  ее  состояние  оценивается  главным

образом  по нормативному  подходу.  Величины  ПДК токсических   химических

веществ и  другие  нормативные  показатели  качества  воздуха  приведены  во

многих справочниках и руководствах. В таком  руководстве  для  Европы  кроме

токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное,  аллергенное  и

другие  воздействия)  учитываются  их  распространенность  и  способность  к

аккумуляции в организме человека и  пищевой  цепи.  Недостатки  нормативного

подхода – ненадежность принятых значений  ПДК  и  других  показателей  из-за

слабой  разработанности  их  эмпирической  наблюдательной  базы,  отсутствие

учета совместного воздействия  загрязнителей  и  резких  изменений  состояния

приземного слоя атмосферы во времени  и  пространстве.  Стационарных  постов

наблюдения за  воздушным бассейном мало,  и они не  позволяют адекватно

оценить его состояние в крупных  промышленно –  урбанизированных  центрах.  В

качестве  индикаторов  химического   состава   приземной   атмосферы   можно

использовать хвою, лишайники,  мхи.  На  начальном этапе выявления очагов

радиоактивного загрязнения, связанных  с  чернобыльской  аварией,  изучалась

хвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся  в

воздухе. Широко известно покраснение  игл хвойных деревьев в  периоды смогов

в городах.

    Наиболее чутким и  надежным индикатором  состояния   приземной  атмосферы

является   снеговой   покров,   депонирующий   загрязняющие   вещества    за

сравнительно   длительный   период   времени   и   позволяющий    установить

местоположение  источников  пылегазовыбросов  по  комплексу  показателей.  В

снеговых  выпадениях  фиксируются  загрязнители,  которые  не   улавливаются

прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.

    К  перспективным   направлениям  оценки  состояния  приземной  атмосферы

крупных промышленно – урбанизированных территорий  относится  многоканальное

дистанционное  зондирование.  Преимущество  этого   метода   заключается   в

способности быстро, неоднократно и  в «одном ключе» охарактеризовать  большие

площади. К  настоящему  времени  разработаны  способы  оценки  содержания  в

атмосфере  аэрозолей.  Развитие  научно-технического   прогресса   позволяет

надеяться на выработку таких способов  и  в  отношении  других  загрязняющих

веществ.

    Прогноз состояния приземной атмосферы осуществляется  по  комплексным

данным. К ним прежде всего относятся  результаты  мониторинговых  наблюдений,

закономерности миграции и трансформации  загрязняющих  веществ  в  атмосфере,

особенности  антропогенных  и природных процессов загрязнения воздушного

бассейна изучаемой территории, влияние  метеопараметров,  рельефа  и  других

факторов на распределение загрязнителей  в  окружающей  среде.  Для  этого  в

отношении конкретного региона  разрабатываются эвристичные  модели  изменения

приземной атмосферы во времени  и пространстве. Наибольшие успехи  в  решении

этой сложной проблемы достигнуты  для  районов  расположения  АЭС.  Конечный

результат  применения  таких   моделей   –   количественная   оценка   риска

загрязнения воздуха и  оценка  его  приемлемости  с  социально-экономической

точки зрения.

 

 

    Химическое загрязнение  атмосферы

 

    Под загрязнением атмосферы  следует понимать изменение   ее  состава  при

поступлении  примесей  естественного   или   антропогенного   происхождения.

Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К  последним

относятся диспергированные твердые  частицы,  выбрасываемые  в  атмосферу  и

находящиеся в ней длительное время  во взвешенном состоянии.

    К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый  газ,  оксид

углерода, диоксиды  серы  и  азота,  а  также  малые  газовые  составляющие,

способные оказывать  влияние  на  температурный  режим  тропосферы:  диоксид

азота, галогенуглероды (фреоны), метан  и тропосферный озон.

    Основной вклад в высокий  уровень загрязнения воздуха  вносят предприятия