Огромное число вредных веществ находится в воздухе, которым мы дышим. Это и твердые частицы, например частицы сажи, асбеста, свинца, и взвешенные жидкие капельки углеводородов и серной кислоты, и газы, такие, как оксид углерода, оксиды азота, диоксид серы. Все эти загрязнения, находящиеся в воздухе, оказывают биологическое воздействие на организм человека: затрудняется дыхание, осложняется и может принять опасный характер течение сердечно-сосудистых заболеваний. Под действием одних содержащихся в воздухе загрязнителей (например, диоксида серы и углерода) подвергаются коррозии различные строительные материалы, в том числе известняк и металлы. Кроме того, может измениться облик местности, поскольку растения также чувствительны к загрязнению воздуха. Основные загрязнители морей - нефть и нефтепродукты, тяжелые металлы, детергенты и поверхностно-активные вещества (ПАВ), пестициды и ядохимикаты. Все это продукты химической, нефтехимической, целлюлознобумажной промышленности и цветной металлургии. Кроме того, загрязняют моря сельскохозяйственные и коммунальные стоки, содержащие избыточное количество химических соединений. Общий объем попадающих в океан нефти и нефтепродуктов оценивают в 10 млн. т/год. Со стоками в океан вносится примерно 3000 т тяжелых металлов, такое же их количество поступает из атмосферы.

Атмосфера представляет собой среду, в которой происходит распространение атмосферных загрязнителей от их источника; при этом влияние каждого данного источника определяется продолжительностью времени, частотой выпуска загрязнений и той концентрацией, воздействию которой подвергается какой-либо объект. С другой стороны, метеорологические условия играют лишь незначительную роль в уменьшении или устранении загрязнения воздуха, поскольку, во-первых, они не изменяют абсолютную массу выброса, -во-вторых, в настоящее время мы еще не умеем воздействовать на основные протекающие в атмосфере процессы, определяющие степень рассеивания загрязняющих веществ.

Смог (от англ. smoke – дым и fog – туман), нарушающий нормальное состояние воздуха многих городов, возникает в результате реакции между содержащимися в воздухе углеводородами и оксидами азота, находящимися в выхлопных газах автомобилей.

Россия входит в конвенцию по SO 2 и участвует во всех процессах, способствующих снижению выбросов окислов серы в атмосферу. В основном это строительство заводов по производству серной кислоты по схеме: диоксид серы – триоксид серы – серная кислота. Используя оксиды серы как вторичное сырье, человечество для производства такого необходимого ему во многих отраслях промышленности продукта, как серная кислота, перестанет извлекать из недр ограниченные запасы серы.

Даже при среднем содержании оксидов серы в воздухе порядка 100 мкг на кубометр, что нередко имеет место в городах, растения приобретают желтоватый оттенок. Отмечено, что заболевания дыхательных путей, например, бронхиты, учащаются при повышении уровня оксидов серы в воздухе.

Разработано большое число методов для улавливания двуокиси серы из отходящих дымовых газов. Весьма привлекательными оказались скрубберные установки, дающие отходы в виде продуктов, имеющих спрос на рынке: один из таких скрубберов производит серу высокой чистоты, другой – разбавленную серную кислоту. Последнюю невыгодно перевозить на большие расстояния, но высокочистая сера, которая находит применение при производстве лекарственных препаратов, промышленных реагентов, удобрений в развитых странах привлекает и потребителей из-за рубежа.

В России пока удалось решить эту проблему на большей части европейской территории. В азиатской части, где трудно решить вопросы с транспортировкой серной кислоты, например, огромные массы SO 2 комбината «Норильский никель», которые выбрасывают высокие (до 100 м) трубы, достигают Канады через Северный полюс. Эта проблема в разных регионах России требует срочного решения. В Москве, например, на единственном нефтеперерабатывающем заводе в Капотне с 1997 г. запрещено использовать серосодержащие нефтепродукты.

Оксиды азота (NxOy). В природе оксиды азота образуются при лесных пожарах. Высокие концентрации оксидов азота в городах и окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. В значительном количестве оксиды азота выделяют ТЭС и двигатели внутреннего сгорания. Выделяются оксиды азота и при травлении металлов азотной кислотой. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты – еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу.

Загрязняют атмосферу:

· N 2 O – оксид азота I (веселящий газ), обладает наркотическими свойствами, используется при хирургических операциях;

· NO – оксид азота II, действует на нервную систему человека, вызывает паралич и судороги, связывает гемоглобин крови и вызывает кислородное голодание;

· NO 2 , N 2 O 4 – оксиды азота V (N 2 О 4 = 2NО 2), при взаимодействии с водой образуют азотную кислоту 4NO 2 + 2Н 2 О + О 2 = 4HNО 3 . 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 (СО 2 ). Влияние углекислого газа (СО 2) 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

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.

Озон (О 3 ). 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, хладоагенты (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 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. Для предотвращения загрязнения атмосферы введены нормативы на выбросы вредных веществ непосредственно из каждого источника (труба, шахта и т.д.). Государственным стандартом (1990 г.) установлены величины предельно допустимых выбросов (ПДВ) вредных веществ в атмосферу:

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. Это научно-технический норматив для конкретного источника загрязнения, обязательный для данного предприятия.

Если в воздухе населенных мест концентрация превышает ПДК, а величина ПДВ по объективным причинам не может быть достигнута, то фактический выброс называется временно согласованным выбросом (ВСВ).

Загрязнение, согласно принятому ООН определению, - это экзогенные химические вещества, встречающиеся в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Однако по большому счету загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количествах выше естественных. Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека. С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.

Антропогенные источники загрязнения атмосферы делятся на группы: промышленные предприятия, транспорт, бытовое и коммунальное хозяйства. Промышленные источники в свою очередь разделяются по областям, а также по ингредиентам. Роль отдельных источников загрязнения в России оценивается следующим образом: теплоэлектростанции выбрасывают 27% общих поступлений загрязняющих веществ в атмосферу, черная металлургия - 24%, цветная металлургия - 10, нефтедобыча и нефтехимия - 15, автотранспорт - 13, предприятия стройиндустрии - 8, химическая промышленность - 1%.

Воздействие энергетики на состояние воздушного бассейна определяется, главным образом, видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих уголь, составляют 139 млн. кг в год оксидов серы, 21 млн. кг оксидов азота, 5 млн. кг твердых частиц.

Черная и цветная металлургия - следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. При выплавке чугуна и переработки его на сталь в атмосферу выбрасываются соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Значительную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы сталеплавительных цехов. Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит из триокиси железа и триокиси алюминия.

Воздушные выбросы нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит вследствие недостаточной герметизации оборудования.

В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержатся окись углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен и некоторые другие загрязнители. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов.

Производство цемента и строительных материалов также может быть источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основные технологические процессы их производства - измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.

Наконец, заводы синтетического каучука выбрасывают в атмосферу такие вредные вещества, как стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.

После рассмотрения основных источников загрязнения обратимся к характеристике загрязнений теми веществами, которые они выбрасывают в атмосферу.

Загрязнение воздуха оксидами серы. Соединения серы поступают в воздух в основном при сжигании богатых серой видов горючего, таких, как уголь и мазут.

Не все виды топлива содержат значительные количества серы. В углях некоторых сортов содержится всего 0,5% серы, тогда как в других - до 6%. Уголь широко используется в производстве стали, но в первую очередь он применяется как топливо для получения пара и последующего генерирования электрической энергии. Среднее содержание серы в углях, идущих на получение электроэнергии, составляет 2,5%.

При сгорании в топках электростанций каждого миллиона тонн угля выделяется 25 тыс. тонн серы. Разумеется, эта сера выделяется не в элементарной форме, а главным образом в виде сернистого газа - двуокиси серы.

Сера также содержится в сырой нефти, однако ее содержание не превышает 1%. При перегонке нефти большая часть серы из продуктов перегонки, таких, как керосин и бензин, удаляется. Содержащие серу отходы сжигаются в процессе перегонки. Вот почему керосин и бензин делают лишь небольшой вклад в выбросы оксидов серы, попадающих в атмосферу.

При перегонке нефти большая часть серы переходит в мазут - самую тяжелую фракцию перегонки. В нем может содержаться от 0,5 до 5,0% серы, хотя посредством дополнительных процедур перегонки содержание серы в мазуте можно еще уменьшить.

В отличие от нефти и угля природный газ практически не содержит серы. С этой точки зрения газ является экологически чистым топливом.

Таким образом, антропогенные источники выбросов в атмосферу диоксида серы можно выразить следующей диаграммой:

Диаграмма 1.Источники выбросов в атмосферу диоксида серы, %

При сжигании угля или нефти сера, содержащаяся в них, окисляется. Далее, реагируя с водой, она образует серную кислоту. Таким образом, оксиды серы являются одной из причин выпадения кислотных осадков. Считается, также, что высокое содержание оксидов серы в воздухе непосредственно влияет на увеличение заболеваемости людей и даже рост смертности.

Загрязнение воздуха оксидами углерода. При неполном окислении углерода образуется бесцветный, не имеющий запаха газ - окись углерода (угарный газ). В городском воздухе окись углерода содержится в большей концентрации, чем любой другой загрязнитель. Однако, поскольку этот газ не имеет не цвета, ни запаха, наши органы чувств не в состоянии обнаружить его.

Самым крупным источником окиси углерода в наших городах является автотранспорт. Свыше 90% окиси углерода попадает в воздух вследствие неполного сгорания углерода в моторном топливе. Соответствующая реакция такова:

Имеется и другой источник окиси углерода, с которым, правда, сталкиваются только курящие люди и их ближайшее окружение - это сигаретный дым.

Пагубное влияние окиси углерода на здоровье человека заключается в ее способности связывать гемоглобин - белок крови, приносящий кислород к тканям человеческого организма.

Содержание двуокиси углерода (углекислого газа) в атмосфере увеличивается самыми разными путями. При вырубке лесов уничтожаются деревья, которые усваивают углекислый газ в процессе фотосинтеза. При производстве бетона из известняка образуется некоторое количество CO2. Но наиболее существенная часть углекислого газа образуется при сжигании топлива на воздухе. Установлено, что количество углекислого газа в атмосфере с каждым годом увеличивается.

Двуокись углерода в отличие от окиси не представляет прямой угрозы здоровью человека. Однако чрезмерное поступление в атмосферу углекислого газа грозит парниковым эффектом, последствием которого станет глобальное повышение температуры.

Загрязнение воздуха оксидами азота. Окись азота может образовываться в природе при лесных пожарах, однако высокие концентрации оксидов азота в городах и в окрестностях промышленных предприятий связаны с деятельностью человека. При высокотемпературном сгорании ископаемых видов топлива происходит реакции двух типов, в результате которых образуются оксиды азота. К первому типу реакций относится реакция между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в топливе; при этом образуются оксиды азота. В угле содержание азота обычно составляет около 1%. В нефти и газе - всего лишь 0,2 - 0,3%; именно этот азот окисляется кислородом воздуха.

Ко второму типу реакций относятся реакции между кислородом воздуха и азотом, содержащимся в воздухе; при этом также образуются оксиды азота. Поэтому, даже если в исследуемом топливе вообще не содержится азот, все равно при его горении образуются оксиды азота. Оксиды азота образуются при сгорании любых видов топлива - природного газа, угля, бензина или мазута. Приблизительно 95% годового выброса оксидов азота в атмосферу - это результат сжигания ископаемого топлива. Около 40% общего объема выбросов приходится на автомобили и другие виды моторного транспорта. Примерно 30% приходится на сжигание природного газа, нефти и угля в топках электростанций. Сжигание ископаемого топлива для осуществления различных производственных процессов в промышленности добавляет еще 20%. Производство взрывчатых веществ и азотной кислоты - еще два источника выбросов оксидов азота в атмосферу, правда, не связанные со сжиганием топлива. Приведенные данные можно представить в виде следующей диаграммы:

Диаграмма 2. Источники выбросов в атмосферу оксидов азота, %

При использовании трех основных видов ископаемого топлива сжигание природного газа (во всех видах применения) дает примерно 20% общего объема выбросов оксидов азота, сжигание угля - 25%, а нефти - 47%.

Примерно 90% оксидов азота образуется в форме окиси азота (NO). Оставшиеся 10% приходится на двуокись азота (NO2).

Большая часть данных о влиянии оксидов азота на здоровье человека относится к двуокиси азота. Исходно двуокись азота составляет лишь 10% выбросов всех оксидов азота в атмосферу; однако в ходе сложной последовательности химических реакций в воздухе значительная часть окиси азота превращается в двуокись азота - гораздо более опасное соединение.

Помимо прямого воздействия на организм человека, оксиды азота способны вступать в фотохимические реакции, в результате которых образуются новые загрязнители воздуха, в том числе озон, альдегиды, а также необычные органические соединения. Двуокись азота также способна реагировать с водой с образованием азотной кислоты. В результате выпадают кислотные осадки.

Загрязнение воздуха частицами. Частицы, взвешенные в воздухе, - еще одно серьезное загрязнение атмосферы. В отличие от других загрязнений частицы очень разнородны по своему химическому составу. В воздухе находятся в виде взвеси многие твердые и жидкие компоненты, весьма различные по происхождению. Движение транспорта, сжигание топлива, промышленные процессы и выбросы твердых отходов - все эти источники дают вклад в загрязнение атмосферы твердыми частицами.

При сгорании угля образуются твердые частицы, диспергированные в воздухе, причем не только частицы золы (силиката кальция) и частицы углерода (сажа), но также частицы оксидов металлов, таких, как оксиды кальция и железа.

Количество частиц, поступающих в атмосферу при сгорании угля, чудовищно велико. Однако большая часть этих частиц удаляется вместе с отходящими дымовыми газами. При сжигании нефти в качестве топлива образуется лишь незначительное количество частиц.

При сгорании бензина и дизельного топлива в воздух попадают капли жидкого горючего. Жидкие углеводороды (соединения углерода с водородом) и жидкие производные углеводородов попадают в атмосферу из-за неполного сгорания в двигателях бензина и дизельного топлива. Еще один тип загрязнений появляется в результате происходящих в воздухе фотохимических реакций между окисью азота и углеводородами. Продукты этих фотохимических реакций представляют собой жидкие органические соединения, которые рассеиваются в воздухе в виде мельчайших капелек. Огромные скопления в воздухе твердых частиц и мельчайших капелек называют смогом.

Открытые разработки угля и других полезных ископаемых загрязняют воздух огромными количествами частиц. Обогащение и обработка руд и выплавка металлов - дополнительные примеры промышленных процессов, при которых в воздух выделяется большое количество частиц. Различные процессы обработки материалов (дробление, размалывание, резание, сверление и т.п.) также служат источниками загрязняющих воздух частиц. Все эти производственные процессы, вместе взятые, могут привести к большим выбросам частиц в атмосферу, чем сжигание угля.

В недавнем прошлом при строительстве зданий в воздух попало много частиц асбеста, который широко применялся для изоляции швов и обычно наносился путем распыления. Асбест и сейчас продолжает загрязнять атмосферу, когда сносятся старые постройки.

Наконец, сжигание мусора и отходов в некоторых городах оказывается серьезным источником частиц, особенно в том случае, если установки для сжигания сосредоточены в одном месте.

К особому типу частиц следует отнести соединения тяжелых металлов, особенно свинца. Свинец особо опасен для здоровья человека, так как является кумулятивным ядом (постепенно накапливается в организме). При этом для свинцового отравления необходимо очень небольшое количество свинца. Более подробно воздействие свинца и других частиц на здоровье человека и состояние окружающей среды будет рассмотрено в следующей главе.

Радиоактивное загрязнение. Главными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются испытания ядерного оружия, аварии на атомных электростанциях и на предприятиях, а также радиоактивные отходы. Естественная радиоактивность, включая радон, также вносит вклад в уровень радиоактивного загрязнения.

Ядерные взрывы по общепринятой классификации подразделяют на наземные (на поверхности Земли или небольшой высоте), воздушные, высотные, космические, подводные и подземные. Наиболее опасными в настоящее время стали наземные взрывы большой мощности, поскольку радиоактивные продукты выбрасываются в тропосферу в значительных количествах и оседают на поверхности Земли. В результате огромные территории суши и океана подверглись антропогенному радиоактивному загрязнению, уровень которого в ряде районов значительно превышает природный фоновый уровень.

По некоторым данным СССР произвел 715 ядерных взрывов, а США - 1032. Помимо СССР и США ядерные взрывы производили Великобритания (совместно с США), Китай, Франция, Индия и Пакистан.

Новым явлением, атрибутом XX века, стали аварии на атомных электростанциях (АЭС). Первые и на АЭС и на атомных предприятиях произошли в 1957 г.: в Уиндскейле (Великобритания) и на Южном Урале (предприятие «Маяк», СССР). В 1967 г. снова случилась авария на предприятии «Маяк», а в 1983 г. авария на атомной станции в Три-Майл-Айленде (США). Крупнейшей аварией XX столетия считают Чернобыльскую (1986 г.). Она не только привела к радиоактивному загрязнению огромных территорий, облучению многих миллионов людей, но и нанесла огромный моральный вред обществу, которое потеряло веру в надежность атомной энергетики в целом.

Немалую роль в радиоактивном загрязнении играет естественный радиоактивный фон. Он воздействует на каждого человека, даже на того, который не соприкасается в работе с АЭС или ядерным оружием. Все мы за свою жизнь получаем определенную дозу радиации, 73% которой приходится на излучения природных тел (например, гранита в памятниках, облицовке домов и пр.), 13% - на медицинские процедуры (в первую очередь от посещения рентгеновского кабинета) и 14% - на космические лучи.

Загрязнение воздуха фреонами. Когда фреон был впервые синтезирован (в конце 20-х гг.), его применение казалось особо перспективным: безвредный, нетоксичный, инертный, дешевый газ. Однако уже во второй половине 70-х гг. была высказана идея о том, что фреоны представляют огромную опасность для озонового слоя земли. Через некоторое время эта предположение было полностью подтверждено.

Фреоны (хлорфторметаны) широко применяются в химии и быту: холодильниках, кондиционерах, аэрозольных упаковках. Сами по себе они не токсичны, но весьма стойки и рано или поздно за счет турбулентных движений воздуха попадают в стратосферу. Там, на высоте 20 - 25 км, где содержание озона максимальное, фреоны распадаются под действием солнечного ультрафиолета с образованием свободного хлора. Последний усиливает процесс естественного разрушения озона. Часто говорят, что одной молекулы хлора достаточно, чтобы уничтожить до 10 тыс. молекул озона (по другим оценкам - до 100 тыс.). Тем более что фреоны, попавшие в атмосферу, могут существовать в ней очень длительное время.

Кроме уничтожения озона фреоны оказывают влияние на развитие парникового эффекта. Так каждая молекула фреона (состоящая из атомов хлора, фтора и углерода), по данным американских ученых, в 20 тыс. раз более эффективна в удержании тепла, чем двуокись углерода.

Одна из значительных глобальных проблем – это атмосферное загрязнение Земли. Опасность этого не только в том, что люди испытывают дефицит чистого воздуха, но и в том, что загрязнение атмосферы приводит к климатическим изменениям планеты.

Причины загрязнения воздуха

В атмосферу попадают различные элементы и вещества, которые меняют состав и концентрацию воздуха. Способствуют загрязнению воздуха такие источники:

• выбросы и деятельность промышленных объектов;
• выхлопы автомобилей;
• радиоактивные объекты;
• сельское хозяйство;
• бытовые и .

Во время сжигания топлива, отходов и других веществ, в воздух попадают продукты горения, которые значительно ухудшают состояние атмосферы. Также загрязняет воздух пыль, которая образуется на стройке. На тепловых станциях сгорает топливо, и выделяется значительная концентрация элементов, загрязняющих атмосферу. Чем больше изобретений совершает человечество, тем больше появляется источников загрязнения воздуха и биосферы в целом.

Последствия загрязнения воздуха

Во время сгорания различных видов топлива в воздух попадает углекислый газ. Наряду с другими парниковыми газами, он порождает такое опасное явление нашей планеты, как . Это приводит к разрушению озонового слоя, который в свою очередь защищает нашу планету от интенсивного воздействия ультрафиолетовых лучей. Все это приводит к глобальному потеплению и климатическим изменениям планеты.

Одним из последствий накопления углекислого газа и глобального потепления является таяние ледников. В результате поднимается уровень вод Мирового океана, и в дальнейшем может произойти затопление островов и прибережных зон материков. В некоторых районах постоянным явлением будут наводнения. Погибнут растения, животные и люди.

Загрязняя воздух, различные элементы выпадают на землю в виде . Эти осадки попадают в водоемы, изменяют состав воды, и это становится причиной гибели флоры и фауны в реках и озерах.

На сегодняшний день загрязнение воздуха – это локальная проблема многих городов, которая переросла в глобальную. Сложно найти место в мире, где остался чистый воздух. Кроме негативного влияния на окружающую среду, атмосферное загрязнение приводит к заболеваниям у людей, которые перерастают в хронические, и сокращают продолжительность жизни населения.

Здравствуйте, мои дорогие школьники! Приветствую вас на страницах блога «ШколаЛа».

Сегодня в рубрике «Проекты» важная тема, посвящённая проблеме современности. Загрязнение воздуха – глобальный вопрос, с которым пришлось столкнуться человечеству. Кто виноват в том, что за последние 200 лет уровень концентрации вредных веществ возрос на 30 процентов, а загрязнение окружающей среды привело к нарушению экологии и изменению климата на планете? Можно ли остановить этот процесс и как защитить нашу Землю?

Будем разбираться.

План урока:

Почему и от чего загрязняется атмосфера?

Загрязнение атмосферного воздуха – попадание в него химических, физических и биологических веществ, которые оказывают влияние на качество атмосферы. Это основная причина изменения естественного состояния окружающей среды. Происходит загрязнение воздуха из-за природных процессов, но больше всего в результате деятельности человека. Поэтому источники вредных выбросов делят на:

• естественные, исходящие от самой природы, и
• искусственные, порождаемые человеком.

У природных источников минеральное или растительное происхождение.

Вулканы

При их извержении в воздух выбрасывается огромное количество газов, твёрдых частиц и пепла, водные пары и пыль, которые держатся в атмосферных слоях на протяжении нескольких лет.

Факты. В 1883 году при извержении вулкана Кракатау в воздух поднялась чёрная туча высотой 27 километров, на 80 километров ввысь было выброшено 150 миллиардов пыли и пепла. Газы, песок и пыль развеялись на расстояние в 827000 километров.

Лесные и торфяные пожары

Дым от горения лесов загрязняет атмосферный воздух и распространяется на большие площади. Гарь от торфяников наполняет воздух мелкими взвешенными частицами.

Факты. В 2010 году по причине торфяных пожаров в столице России сложилась чрезвычайная экологическая ситуация. Предельно допустимые нормы загрязняющих веществ были превышены в десятки раз. Жители Москвы из-за смога не могли свободно дышать и пользовались респираторами и противогазами. Многие были вынуждены покинуть город.

Пыльные бури

Они бывают при сильном ветре, который поднимает с земли и переносит на далёкие расстояния обломки горных пород. Смерчи и ураганы засоряют атмосферный воздух тоннами пыли.

Факты. В 1928 году в Украине мощный ветер поднял вверх 15 миллионов тонн чернозёма и перенёс его на высоте 750 метров на запад. Слой земли осел в Прикарпатье, Румынию и Польшуна площади 6 миллионов квадратных километров.

Искусственные загрязнители атмосферного воздуха – наиболее опасные. Они могут быть твёрдые, жидкие и газообразные.

Бытовые отходы

Появляются при сжигании топлива в помещениях, например, при приготовлении пищи, дым от печного отопления, а также то, что осталось от потребления человеком, проще говоря, бытового мусора.

Производственные

Получаются в результате работы промышленности и представляют собой выбросы от технологических процессов. Особо опасными из них являются радиоактивные вещества, источниками которых служат взрывы атомных бомб, работа предприятий, где используются радиоактивные компоненты, атомные станции и реакторы.

Транспортные

Источниками таких загрязнителей являются автомобили, воздушные и морские суда, поезда.

Факты. В 1900 году в мире было всего 11 тысяч автомобилей, в 1950 их стало 48 миллионов, к 1980 годуколичество увеличилось до 330 миллионов, а сегодня их насчитывается порядка 500 миллионов. В отработанных машинами газах содержится примерно 280 вредных для атмосферного воздуха компонентов.

Чем загрязняется воздух?

Учёные выделили основные загрязнители атмосферного воздуха, которые больше всего негативно влияют на здоровье человека.

Оксид углерода

Газ без цвета и запаха, который ещё называется «угарный». Он образуется при неполном сгорании топлива при нехватке кислорода и низкой температуре окружающей среды. При попадании в организм человека он блокирует поступление кислорода в кровь. Это одна из причин частых отравлений человека, приводящая к потере сознания и смерти.

Углекислый газ

Выделяемый нами при дыхании газ не имеет цвета, но у него кисловатый запах. Его избыточное содержание в воздухе, которым мы дышим, приводит к головным болям, депрессии и слабости.

Диоксид серы

Бесцветный газ с резким запахом, получается при горении серосодержащего топлива, например, угля. Долгое воздействие его на человека приводит к потере вкуса, затруднению дыхания, нарушению работы сердца и отёку лёгких.

Оксиды азота

Образуются при горении, например, при работе автомобилей и теплостанций, а также получаются в процессе деятельности предприятий, которые производят азотные удобрения, кислоту и красители. Превышение допустимых норм этого газа может приводить к заболеваниям дыхательных путей и органов зрения.

Озон

Считается наиболее токсичным из всех газообразных загрязнителей. Он образуется от фотохимических процессов и содержится в выбросах промышленности, транспорта и химических растворителях. Длительное воздействие озона на человека приводит к болезням лёгких.

Свинец

Токсичный серебристый металл применяется для производства красок, в типографии и при изготовлении боеприпасов. Основным источником свинца служат выхлопные газы. Накопление свинца в организме приводит к нарушению умственной деятельности, влияет на печень, почки и костную систему.

Факты. Россия занимает прочные позиции среди стран с плохой экологией. Лишь в 15 городах атмосферный воздух соответствует установленным нормам. 125 российских городов фиксируют превышение уровня концентрации вредных веществ в 5-10 раз. Среди самых загрязнённых городов Магнитогорск, Череповец, Челябинск, есть здесь и Москва, и Санкт-Петербург, а вот Норильск стоит в одном ряду с мировыми грязнушками Мехико, Каиром и Лос-Анжелесом. Основной источник загрязнения в России – промышленность.

Как помочь природе?

Деятельность человека приводит к непоправимым последствиям для жизни планеты. Ежегодно в воздух поступаетдо 20 миллиардов тонн углекислого газа. А он относится к парниковым. Повышение количества парниковых газов и аэрозолей разогревает нижний слой атмосферы и влечёт за собой изменение температуры в Мировом океане, нарушает циркуляцию.

Повышение температуры может привести к таянию льдов, что поднимет уровень воды и постепенно покроет небольшие участки суши. Из-за смещения климатических зон возможны наводнения, засухи и пыльные бури. В числе экологических последствий – кислотные дожди, которые получаются из-за выбросов кислотных оксидов.

Факты. Самый чистый воздух сегодня на Синайском полуострове в Египте. В списке благоприятных районов Антарктида, Чилийская Патагония, бразильский город Наталь. А вот в Китае атмосферным воздухом дышать с каждым годом всё труднее. Большие города утопают в смоге. Среди грязных стран Пакистан, Иран, Индия и Катар. Когда-то в Японии было плохо с чистым воздухом, и в 70-х годах там появились кислородные бары, где можно было подышать чистым кислородом. А вот в грязные города Китая возят чистый канадский горный воздух в баллонах по 7,7 литра. Стоит частичка свежести 15 долларов и хватает её на 15 вдохов.

Охрана окружающей среды включает в себя меры по защите природы.

• Использование экологических видов энергии — солнечной, ветровой и геотермальной.
• Озеленение. Все растения активно поглощают углекислый газ, выделяя обратно кислород. Некоторые комнатные цветы, например, герань, фикус и аспарагус являются биологическими фильтрами, поглощая частицы тяжёлых металлов и токсины.
• Регулирование выхлопов. Для этого устанавливают специальное оборудование в механизмы машин и разрабатывают экологически чистое топливо. Кроме того, машиностроение постепенно переходит на электромобили.
• Защитные фильтры. Для очистки выпускаемых в воздух отходов от деятельности промышленности на предприятиях устанавливаются современные очистные системы.
• Юридические документы. Принимаемые международными организациями документы регулируют вредные выбросы в процессе деятельности предприятий. Уплачиваемые организациями деньги идут на мероприятия по преодолению последствий глобального потепления.

Если на природные явления мы можем оказать лишь небольшое влияние, то снизить воздействие человека на загрязнение окружающей среды – наша с вами прямая обязанность. Давайте будем беречь природу и постараемся не допустить того, что вы увидете на видео ниже.

Надеюсь, информация оказалась для вас полезной. А также рекомендую заглянуть еще и , чтобы узнать, когда отмечается Всемирный день охраны окружающей среды.

На этом с вами прощаюсь. До новых встреч на интересных проектах.

Евгения Климкович.

Перед человечеством стоит масштабная задача - сохранение воздушной оболочки, защищающей планету. Федеральный закон не случайно называет этот газовый слой «жизненно важным» компонентом, ведь газовая оболочка содержит воздух, который необходим нам для жизни. К сожалению, не все компоненты полезны и безопасны для здоровья. Причиной этого становится серьезная экологическая проблема - загрязнение атмосферы.

Источники загрязнения

Все процессы, происходящие на планете, оставляют свои следы в газовой оболочке. Неправильно думать, что загрязнение атмосферы началось после того, как человеческая цивилизация открыла для себя промышленные производства. Сегодня ученые точно знают, что защитная оболочка загрязнялась практически все время: первоначально - из-за естественных причин, впоследствии к ним добавились искусственные (антропогенные) причины.

Естественными источниками загрязнения атмосферы становятся природные явления, которые происходят независимо от участия или желания человека.

К ним относятся последствия:

• природных пожаров;
• вулканических извержений;
• песчаных и пыльных бурь.

Кроме того, воздух загрязняется разнообразными выделениями, которые появляются в результате жизнедеятельности растений и животных: пыльца, экскременты и т.п.

Антропогенные источники вызваны человеческой деятельностью, научными и промышленными достижениями.

Разновидности антропогенных источников:

• транспортные выхлопы;
• выбросы промышленных предприятий;
• использование химикатов в сельской промышленности.

Загрязнение воздуха производят не только крупные или мелкие производства. Каждый из нас является антропогенным источником загрязнения атмосферы. Ведь в быту мы используем большое количество веществ, относящихся к бытовой химии (синтетических моющих средств, аэрозолей, спреев и т.п.), которые после применения надолго остаются в атмосфере. Большой проблемой, требующей серьезного отношения, является также бытовой мусор, количество которого постоянно увеличивается.

Разнообразие антропогенных источников позволяет классифицировать их, взяв за основу вид, который имеет загрязнение.

К биологическим загрязнителям воздуха относят многочисленные микробы, грибы и вирусы, являющиеся источниками инфекционных заболеваний.

В группу химических загрязнителей входят различные химические вещества (оксиды азота и углерода, аммиак, металлы из группы тяжелых и т.п.).

Физическими загрязнителями являются физические процессы, сопровождающие работу механизмов (шум, вибрация, появление электромагнитных волн, тепловой выброс и т.п.).

Вещества, загрязняющие атмосферу

Большой вред наносят атмосфере вещества, которые появляются при сгорании разных материалов.

К основным загрязнителям воздуха относятся:

• углеводороды, имеющие газообразное состояние (метан и т.п.);
• азотные соединения (оксид, аммиак);
• соединения на основе серы (диоксид - серный ангидрид, триоксид - сернистый ангидрид);
• соединения на основе углерода (монооксид - угарный газ, диоксид - углекислый газ).

Кроме того, загрязняют атмосферу работающие двигатели и механизмы. При их использовании в воздух попадают частицы тяжелых металлов, а результатами атомного производства и проводимых разными странами испытаний ядерного оружия является выброс в атмосферу радиоактивных веществ.

Скопление в атмосфере большого количества загрязняющих веществ может вызвать отравление, привести к тяжелому заболеванию, изменить климат.

Как определяется степень загрязнения воздуха

В повседневной жизни мы не всегда можем своевременно определить, насколько безопасным является воздух за окном. Не все загрязнители имеют запах, в некоторых случаях люди не связывают плохое самочувствие с состоянием газового слоя.

Постоянный контроль за качеством воздуха осуществляют специалисты-экологи.

В своей работе они руководствуются установленными нормами:

• стандартным индексом загрязненности (СИ);
• индексом загрязнения атмосферы (ИЗА).

Для получения показателя СИ делают замеры содержания вредных примесей, загрязняющих воздух. Затем максимальный замер делят на предельно допустимую концентрацию (ПДК).

При расчете ИЗА используют следующие данные:

• коэффициент, показывающий степень вредности загрязняющих веществ;
• среднегодовая концентрация данного вещества;
• предельно допустимая за 24 часа концентрация.

Еще один важный показатель, который используется при мониторинге загрязнения атмосферы, связан с наибольшей повторяемостью(НП) превышения ПДК. НП учитывает, как часто за месяц или за год количество примесей превышало ПДК.

Загрязнение воздуха в конкретной местности определяется по уровню ИЗА:

• до 5 - загрязнение низкого уровня;
• 5 - 6 - повышенное загрязнение;
• от 7 до 13 - высокое загрязнение;
• 14 и более - очень высокое загрязнение.

Стандартный индекс (СИ) определяет загрязнение атмосферы в процентах:

• до 20% - повышенный уровень;
• от 20 до 40% - высокий уровень;
• более 40% - очень высокий уровень.

Последствия для человека

Скопление в воздухе загрязняющих веществ выше ПДК и загрязнение атмосферы повышенного уровня можно заметить невооруженным глазом, без использования специальных приборов.

Смог из дыма и частиц сажи, висящий над городом, специфические запахи, образование налета на различных поверхностях - лишь некоторые заметные проявления того, что произошло загрязнение атмосферы.

Глобальными проявлениями становятся:

• разрушение защитного слоя озона в атмосфере планеты:
• выпадение осадков, содержащих большое количество вредных примесей - «кислотных дождей»;
• изменения климата, вызванные создавшимся «парниковым» эффектом.

Все это ведет к нарушению условий, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека.

Загрязнение воздушных масс становится причиной недомогания, от него снижается работоспособность, появляются головные боли, скачки давления, снижается иммунитет человека.

Негативная реакция организма, возникновение или обострение заболеваний, на борьбу с которыми уходит длительное время, также становятся опасными последствиями атмосферных загрязнений.

Смог затрудняет доступ солнечных лучей, тем самым лишает людей ультрафиолета, приводит к возникновению рахита, авитаминоза.

Пыль, сажа, частицы твердых металлов при вдыхании попадают в дыхательную систему человека. Раздражение органов дыхания становится причиной бронхиальной астмы, бронхитов и других заболеваний.

Из-за канцерогенов , попадающих в воздух в качестве отходов при сжигании топлива, развиваются онкологические заболевания.

Меры по предотвращению загрязнения

Человечество смогло осознать, что дальнейшее загрязнение атмосферы приведут к экологическому кризису и станет губительным для планеты. Поэтому ученые разных стран занимаются разработкой мер по снижению и предотвращению загрязнений.

Основные направления деятельности по сохранению атмосферного слоя

• Снижение отходов промышленной деятельности

Современное производство невозможно без серьезной очистки выбросов, являющихся отходами индустриальной деятельности. Многоуровневая система фильтров предотвращает попадание в воздух вредных примесей, снижает их негативное воздействие и предотвратит загрязнене окружающей среды.

Сегодня ученые работают над созданием такой системы очистки, которая обеспечит максимальную фильтрацию и благоприятную атмосферу при минимальной себестоимости.

• Качественная утилизация мусора

Количество мусора, которым наполняет воздух сам человек, может значительно снизиться при его вторичной переработке. Несколько раз можно использовать не только бумагу, металл или стекло. Найдены способы неоднократной переработки различных пластиков. Результатом вторичной переработки становится снижение объемов работы мусоросжигающих заводов и производимых ими выбросов.

Основной проблемой переработки является раздельный сбор мусора, на который перешли в настоящее время лишь отдельные страны.

• Переход на альтернативное топливо

Сегодня альтернативное топливо иногда воспринимается как научная задача, не имеющая практического применения. Однако оно все решительнее входит в разные сферы деятельности. Доказано, что ветряки и солнечные батареи способны обеспечить энергией, биотопливо уже используется в общественном транспорте ряда стран, обеспечивая экологическую безопасность.

• Минимализация использования химикатов

Понизить загрязнение атмосферы могут работники сельскохозяйственной промышленности. В борьбе за объемы полученного урожая они применяют различные химические препараты, которые накапливаются в почве, разрушают ее, попадают в воздух и насыщают его вредными веществами.

• Забота о «зеленых легких» планеты

Зеленые насаждения (леса, лесополосы, парки и скверы) выполняют важную функцию естественного очищения воздушного слоя. Рациональное использование и отказ от непродуманных вырубок леса, сохранение и создание новых лесополос вокруг промышленных предприятий, увеличение парковых зон в городской черте поможет сохранить воздух чистым и свежим.

Передавая приятные ощущения, полученные в каком-либо определенном месте, многие люди часто упоминают, что там была «хорошая атмосфера». Создать приятную атмосферу в ограниченном пространстве человек научился. Благоприятная атмосфера на планете - это необходимое условие для жизни каждого человека. Поэтому борьба с загрязнением воздуха является общей задачей всего человечества.