Загрязнение атмосферы

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

черной  и  цветной  металлургии,   химии   и   нефтехимии,   стройиндустрии,

энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности,  а  в  некоторых  городах  и

котельные.

    Источники загрязнений  - теплоэлектростанции,  которые   вместе  с  дымом

выбрасывают  в  воздух  сернистый   и   углекислый   газ,   металлургические

предприятия, особенно цветной  металлургии,  которые  выбрасывают  в  воздух

окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения  фосфора,  частицы

и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные  заводы.  Вредные  газы

попадают в воздух в результате сжигания  топлива для нужд  промышленности,

отопления  жилищ,  работы  транспорта,  сжигания  и  переработки  бытовых  и

промышленных отходов.

    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.  Подобным   образом,   в

результате  химических,  фотохимических,  физико-химических  реакций   между

загрязняющими  веществами  и  компонентами  атмосферы,   образуются   другие

вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения  на  планете

являются   тепловые   электростанции,    металлургические    и    химические

предприятия,  котельные  установки,   потребляющие   более   170%   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  250  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  серо-содержащего

топлива или  переработки  сернистых  руд  (до  70  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 85 процентов 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.  Пирометаллургические  предприятия  цветной   и   черной

металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки  миллионов

тонн серного ан гидрида.

    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  оксидов

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 I т. предельного чугуна  выделяется  кроме

2,7 кг сернистого газа и 4,5  кг  пылевых  частиц,  определяющих  количество

соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких  металлов,

смоляных веществ и цианистого водорода.

    Объем  выбросов  загрязняющих  веществ  в  атмосферу   от   стационарных

источников на территории России составляет около 22 – 25 млн. т. в год.

 

 

    Аэрозольное загрязнение  атмосферы

 

    Из  естественных  и  антропогенных  источников  в  атмосферу   ежегодно

поступают сотни миллионов тонн аэрозолей. Аэрозоли - это твердые  или  жидкие

частицы,  находящиеся  во   взвешенном   состоянии   в   воздухе.   Аэрозоли

разделяются  на  первичные  (выбрасываются   из   источников   загрязнения),

вторичные  (образуются  в  атмосфере),  летучие  (переносятся   на   далекие

расстояния)   и   нелетучие   (отлагаются   на   поверхности   вблизи    зон

пылегазовыбросов). Устойчивые и тонкодисперсные  летучие аэрозоли -  (кадмий,

ртуть, сурьма, йод-131 и  др.)  имеют  тенденцию  накапливаться  в  низинах,

заливах и других понижениях рельефа, в меньшей степени на водоразделах.

    К  естественным  источникам   относят   пыльные   бури,   вулканические

извержения и лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO2) приводят  к

образованию в атмосфере аэрозолей. Несмотря на то, что  время  пребывания  в