Загрязнение атмосферного воздуха

Введение

Если много людей одновременно заболеют одной и той же болезнью, то причину ее следует искать в  том, что является общим для всех людей, и в том, чем они чаще всего пользуются. Значит, речь идет о вдыхаемом воздухе.

Гиппократ                           

Научно-технический прогресс вывел  цивилизацию на качественно новый  уровень развития, но одновременно вызвал появление новых проблем. Одна из глобальных проблем современности, которую предстоит решить – защита окружающей среды [1].

В нашей стране защита окружающей среды регулируется рядом законов  и общегосударственных постановлений: «О мерах по дальнейшему улучшению  охраны природы и рациональному  использованию природных ресурсов» (1972), «О мерах по дальнейшему улучшению  охраны лесов и рациональному  использованию лесных ресурсов» (1977), Законом «Об охране и использовании  животного мира» (1980), Законом «Об  охране атмосферного воздуха» (1980), Законом  «Об охране окружающей природной  среды» (1992) [2, 3].

За состоянием атмосферного воздуха  следит специальная экологическая  служба – мониторинг атмосферы. Эта  система слежения является одним  из важных элементов рационального  использования атмосферы и охраны ее от загрязнения, так как загрязнение  воздуха оказывает вредное воздействие  на организм человека, животных и растительность, наносит ущерб народному хозяйству  и вызывает глубокие изменения в  биосфере  [4, 5].

Поэтому считаем, что выбранная  нами тема исследования по изучению физических и химических загрязнителей воздуха  в проживаемом населенном пункте является актуальной.

Чтобы выявить обстановку в селе Амга Амгинского улуса Республики Саха (Якутия) относительно степени загрязнения  воздуха, мы задались целью - провести мониторинг качества и степени загрязнения воздуха в селе Амга в осенне-зимне-весенний периоды.

Для достижения  поставленной цели решались следующие задачи:

1. Изучение методик по определению физических загрязнителей воздуха (определение запыленности воздуха по снегу).
2. Изучение методик по определению химических загрязнителей воздуха (определение содержания тяжелых металлов и транспортных загрязнителей в снеге).
3. Выявление загрязненной и экологически чистой зоны в селе Амга.
4. Разработка рекомендаций по предотвращению загрязнения и охране атмосферного воздуха.

Новизна работы: Проведен мониторинг степени загрязнения воздуха села Амга Амгинского улуса  относительно физических и химических загрязнителей в осенне-зимне-весенний периоды.

 

Глава 1. Воздействие деятельности человека на газовый состав атмосферы и меры по предотвращению загрязнения и охране атмосферного воздуха.

Наибольшее значение для живых  организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха. Баланс газов  в атмосфере поддерживается за счет постоянно идущих процессов использования  живыми организмами и поступления газов в атмосферу.

     Источники загрязнения атмосферы  могут быть естественными и искусственными. Естественными источниками служат извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ.

     К искусственным (антропогенным)  источникам относятся промышленные  и теплоэнергетические предприятия,  транспорт, системы отопления  жилищ, животноводческие хозяйства,  бытовые отходы.

1.1. Влияние загрязняющих веществ на организм человека

Оксиды углерода (СО и СО₂)

Концентрация СО, превышающая  ПДК, приводит к физиологическим  изменениям в организме человека, а очень высокая – даже к  гибели. Объясняется это тем, что  СО – исключительно агрессивный  газ, легко соединяется с гемоглобином, в результате чего образуется карбоксигемоглобин, повышенное содержание которого в крови  сопровождается ухудшением остроты  зрения и способность оценивать  длительность интервалов времени, изменением деятельности сердца и легких, нарушением некоторых психомоторных функций  головного мозга, головным болям, сонливостью, нарушением дыхания и смертностью, образование карбоксигемоглобина (это  обратимый процесс: после прекращения  вдыхания СО начинается его постепенный  вывод из крови). У здорового человека содержание СО каждые 3-4 часа уменьшается  в два раза. СО – стабильное вещество, время жизни его в атмосфере  составляет 2-4 месяца.

Высокая концентрация СО₂ вызывает ухудшение самочувствия, слабость, головокружение. Главным же образом этот газ оказывает влияние на состояние окружающей среды, т.к. является парниковым газом.

2. Оксиды серы (SO₂ и SO₃) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредное воздействие на организмы и материальные ценности. SO₂ – бесцветный негорючий газ с резким раздражающим запахом. В смеси с твердыми частицами и серной кислотой приводит к симптомам затрудненного дыхания и болезни легких. При высоких концентрациях в течение нескольких дней наступает хроническое поражение листьев растений, а также иголок сосны.

3. Оксиды азота и другие вещества

NO₂, соединяющийся при участии УФ солнечной радиации с углеводородом (непредельными главным образом) образует перексилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе перексибензоилнитрат (ПБН), перекись водорода, озон, которые являются основными составляющими фотохимического смога. ПАН при конденсации выпадает на землю в виде клейкой жидкости, губительно действующей на растительный покров.

      ПАН и  ПБН сильно раздражают слизистую  оболочку, в том числе, и глаз, в комбинации с озоном вызывает  раздражение носоглотки, приводит  к спазмам грудной клетки, а  при концентрации более 3-4мг/м³ вызывает сильный кашель и ослабляет возможность сосредоточиться.

5. Тяжелые металлы (Нg, Pb и др.)

Тяжелые металлы ядовиты  для всего живого, их избыток вызывает серьезные отклонения в нормальном функционировании и жизнедеятельности  организма. Повреждающее действие на растения проявляется в несколько этапов: по мере возрастания концентрации химических элементов в среде в начале задерживается рост растений, затем  наступает хлороз листьев, которое  сменяется некрозом, угнетается корневая система, выявляется значительное нарушение  обмена веществ, угнетение растительного  организма и его гибель.

      Токсичность  меди и ртути заключается в  ингибировании активности ферментов,  с органическими молекулами эти  металлы образуют комплексные  соединения, способные проникать  через клеточные мембраны свинец, ртуть и медь ингибируют главным  образом щелочную фосфатазу, катализу, рибонукмазу и оксидазу. Отдельные  тяжелые металлы взаимодействуют  с клеточными мембранами, изменяя  их проницаемость и другие  свойства.

      Ртуть  в организме животных откладывается  в почках, печени, толстом кишечник, легких, костях. Оказывает мутагенное, эмбриотоксическое и гонадотоксическое  действие. При действии малых  концентраций металла отмечается  нарушение первичной продукции  и трофических связей, а также  равновесие между авто- и гетеротрофными  организмами, что приводит к  нарушениям биотического круговорота  и дестабилизации водной экосистемы. Органические соединения ртути  более токсичны ( этил-, метилртуть), чем неорганические, т.к. органические  соединения хорошо растворяются  в липидах и легко связываются  с белками, что способствует  свободному проникновению в клетки. При отравлении ртутью у млекопитающих  снижется содержание свободных  SН – групп в печени и  сыворотки крови, подавляет митохондрительные  ферменты цепи терминального  окисления, нарушая тем самым биоэнергетические процессы. Накопление ртути вызывает задержку в развитии нервной системы, приводит к дегенерации головного мозга, волокон Пуркинье и периферических нервных клеток.

      Хроническая  интоксикация ртутью проявляется  в виде функционально-невростического  состояния, связанного с длительностью  нервной и частично сердечно-сосудистой  систем. Сопровождается общей слабостью,  головной болью, тошнотой, рвотой, расстройством желудочно-кишечного  тракта, раздражительностью, апатией,  эмоциональной неустойчивостью,  понижением памяти, работоспособности,  заторможенностью.

      Ртуть  и ее соединения подавляют  белковый синтез, вызывает изменения  в почках, щитовидной железе, сердце, сосудах и систем желудочно-кишечного  тракта. Свинец вызывает расстройство  биосинтеза гемоглобина, понижение  активности ферментов, изменения  защитных механизмов организма,  расстройство психики, нарушение  синтеза РНК, функциональные нарушения  печени, почек, желудочно-кишечного  тракта, повышение заболеваемости  раком. 

6. Бенз(о)пирен

Бенз(о)пирен одно из наиболее опасных веществ на земле. Является терагенным веществом (вызывает уродства эмбрионов), мутагенное вещество (вызывает мутации в генетическом аппарате человека), вызывает выкидыши. Накапливается  по пищевым цепям.

 1.2. Антропогенное загрязнение природной среды  - причина создания единой государственной системы экологического мониторинга на территории Республики Саха (Якутия)

Нарушение первоначальной гармонии в существовании природы и человека, приводившее к ее разрушению, сокращению ресурсов, поставило человека перед необходимостью выработать меры по охране природы,  представляющие собой комплекс различных видов деятельности, посредством которого человек сознательно и положительно влияет на качество окружающей природы [6, 12, 13].

Эффективность охраны природы, управления качеством окружающей среды, использования  и воспроизводства природных  ресурсов во многом зависит от уровня развития и степени внедрения  в практику системы экологического мониторинга. Экологический мониторинг – это система наблюдения за антропогенным воздействием на окружающую природную среду, изменениями состояния природной среды и экосистем, проводимой в целях оценки состояния окружающей природной среды и прогноза возможных изменений [7].

Так как природные комплексы  Республики Саха (Якутия) из-за экстремальных  климатических и мерзлотных условий  отличаются особой уязвимостью, слабой устойчивостью к внешним воздействиям, пониженной способностью к восстановлению и самоочищению, все это привело к резкой деградации природной  среды Севера, ухудшению состояния здоровья населения. С учетом этого для обеспечения лучшего понимания взаимосвязей между антропогенными и природными системами и совершенствования методов прогнозирования в РС(Я) создана организация Единой государственной системы экологического мониторинга (ЕГСЭМ), как территориальной подсистемы ЕГСЭМ Российской Федерации, призванная для:

• государственного регулирования информационного обеспечения управления в области охраны окружающей среды;
• рационального использования природных ресурсов;
• обеспечения экологически безопасного устойчивого развития республики;
• ведения фонда данных о состоянии окружающей среды и экосистем, природных ресурсах, источниках антропогенного воздействия [8, 11].

Одним из направлений экологического мониторинга является изучение выбросов вредных веществ в атмосферу. Так, в Якутском управлении гидрометслужбы наблюдения за состоянием атмосферного воздуха и химическим составом снежного покрова проводятся на стационарных, маршрутных и экспедиционных постах. Приоритетными загрязняющими веществами остаются пыль, бенз(а)пирен, диоксид азота, диоксид серы, оксид углерода [9].

По данным Государственного доклада  «О состоянии окружающей природной  среды Республики Саха (Якутия) в 1994 году», наибольшее содержание в снежном покрове сульфат-ионов наблюдалось в поселках Кангалассы, Батагай-Алыта и у г. Якутска. Повышенное содержание нитратов отмечалось в поселках Хатырык-Хомо, Жиганск и у г. Якутска. Концентрации аммонийного азота, хлоридов, катионов натрия и калия максимальными были в снежном покрове у п. Батагай-Алыта и г. Якутска.

Данные комитета охраны природы  Амгинского улуса РС(Я)(приложение 2, 3) показывают, что выбросы загрязняющих веществ в Амгинском улусе от стационарных источников и автотранспорта составили за 2005 год 4135 тонн/год; в том числе твердых - 767 тонн/год, газообразных и жидких – 3368 тонн/год (оксида азота – 597 тонн/год, оксида серы – 304 тонн/год, углеводородов – 238 тонн/год. Такое количество выбросов в Амгинском улусе за истекший 2005 год осуществлялось  210 стационарными организованными источниками загрязнения и 72 неорганизованными, не имеющими пылезолоулавливающего оборудования [10].

1.3. Меры по предотвращению  загрязнения и охране атмосферного  воздуха

Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения  атмосферы служат: разработка и внедрение  очистных фильтров на предприятиях, использование экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение городов и поселков.

Очистные фильтры являются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы.

Защита воздуха от выхлопных  газов автомобилей решается установкой фильтров для очистки выхлопных  газов и дожигающих углеводороды веществ, заменой содержащих свинец антидетонаторных добавок; заменой  двигателей внутреннего на электрические, заменой бензина на другие виды горючего, использованием газобаллонных автомобилей.