Загрязнение атмосферы

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

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