«ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА» ОГЛАВЛЕНИЕ 1 ВВЕДЕНИЕ ....................................................................................................... 3 2 ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА ................ 4 2.1 Общая характеристика источников загрязнения..................................... 4 2.2 Естественные источники загрязнения ...................................................... 5 2.3 Обрабатывающие производства................................................................ 6 2.4 Добыча полезных ископаемых .................................................................. 7 2.5 Производство электроэнергии .................................................................. 9 2.6 Сельское хозяйство .................................................................................. 10 2.7 Транспорт .................................................................................................. 11 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................... 14 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 16 2 ВВЕДЕНИЕ 1 Атмосферный воздух – это неотъемлемая часть среды обитания живых организмов и важный компонент окружающей природной среды. Атмосферный воздух представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли и деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. В широком смысле под загрязнением атмосферы понимается присутствие в атмосферном воздухе одного или более ингредиентов или их комбинаций в таких количествах и в течение такого времени, что они могут или имеют тенденцию принести вред жизни человека, растениям или животным, или чрезмерно повлиять на сложившийся уклад жизни или собственность [7]. Загрязнение атмосферы представляет значительную угрозу для здоровья людей во всем мире. Вдыхание поллютантов с воздухом может вызвать рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни. По данным Всемирной организации здравоохранения более двух миллионов случаев преждевременной смерти ежегодно связаны с последствиями загрязнения атмосферного воздуха в городах и загрязнением воздуха в помещениях (вызванным сжиганием твердых видов топлива) [8]. В результате процессов самоочищения атмосферы загрязняющие вещества осаждаются на земную поверхность, что влечет за собой негативные последствия для депонирующих сред, таких как почвы, растительный покров, водные объекты. Крупнейшие глобальные экологические проблемы - «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, - связаны с антропогенным загрязнением атмосферного воздуха. 3 Поэтому охрана атмосферного воздуха является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах. ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА 2 2.1 Общая характеристика источников загрязнения Источники загрязнения можно классифицировать по нескольким признакам. Чаще всего источники загрязнения классифицируют по происхождению на: − природные (естественные), обусловленные природными процессами и явлениями − антропогенные (искусственные), обусловленные деятельностью человека. По своим масштабам заслуживают внимания, прежде всего, два антропогенных вида источника, вызывающие загрязнение атмосферы, - это транспорт (передвижные источники) и индустрия (стационарные источники) [3]. Техногенные источники загрязнения обычно отличаются большой скученностью, что приводит к высоким локальным загрязнениям воздушной среды. Сильнее всего атмосферу электроэнергетика, цветная нефтепереработка, угольная, и российских чёрная газовая городов металлургия, отравляют нефтедобыча промышленность, а и также машиностроение [10]. По данным Минприроды Российской Федерации в 2017 году в атмосферу поступило 17,4762 млн. т загрязняющих веществ от стационарных источников и около 14,5 – 15,0 млн. т от передвижных источников. В общем объеме выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных источников наибольший вклад внесли источники по видам экономической деятельности «обрабатывающие производства» – 5 802,2 тыс. т, или 33,2% от всех выбросов от стационарных источников, 4 «добыча полезных ископаемых» – 4 918,9 тыс. т, или 28,1%, «обеспечение электрической энергией, газом и паром; кондиционирование воздуха» – 3 542,6 тыс. т, или 20,3% [11]. Таким образом, вклад этих отраслей промышленности в загрязнение атмосферного воздуха в России составил более 80%. 2.2 Естественные источники загрязнения Отдавая должное антропогенному загрязнению, тем не менее не следует недооценивать природные источники загрязнения, чьи выбросы в атмосферу, в подавляющем большинстве случаев превышают техногенные [3]. В конце XX в. на долю естественных факторов приходилось 75% общего загрязнения атмосферы. Остальные 25% возникали в результате деятельности человека [6]. К естественным загрязнениям относят пыль растительного, вулканического и космического происхождения и от эрозии почвы; туман, дым и газы от лесных и степных пожаров; испарения различных биологических сред и т.п. Уровень загрязнения атмосферы от естественных источников является природным фоном загрязнения и незначительно изменяется со временем [4]. Естественное загрязнение воздуха происходит в результате извержения вулканов, которые на планете насчитывается свыше 500 [3]. При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается большое количество газов, паров воды, жестких частиц, пепла и пыли. После крупных извержений частички пыли могут держаться в верхних слоях атмосферы в течение нескольких лет. Выброс сильно нагретых веществ приводит к тепловому загрязнению атмосферы. После прекращения извержения общий баланс газов в атмосфере равномерно восстанавливается. Значительно загрязняют атмосферу большие лесные пожары, которые чаще всего бывают в засушливые периоды. При крупных пожарах в атмосфере 5 повышается уровень углекислого и угарного газа, происходит задымление обширных территорий. Пыльные бури появляются в связи с переносом мощным ветром поднятых с земной поверхности частиц земли. Сильные ветры – смерчи и ураганы – поднимают в воздух мелкие частички и крупные обломки горных пород. Особенностью данного вида загрязнения является его кратковременность [13]. 2.3 Обрабатывающие производства К основным отраслям обрабатывающих производств относятся: − черная и цветная металлургия, − производства кокса и нефтепродуктов; − химическое производство; − производство машин и оборудования; − обработка древесины и производство изделий из дерева; − целлюлозно-бумажная промышленность; − производство прочих неметаллических минеральных продуктов. Предприятия обрабатывающих отраслей, в силу специфики состава сырья и применяемых технологий, представляют собой мощный источник антропогенного воздействия на окружающую среду. Наибольшая масса выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух формируется за счет металлургического производства и производства готовых металлических изделий. В районах размещения предприятий металлургических предприятий отмечаются систематические превышения нормативных уровней загрязнения воздуха, в том числе ингредиентами высокого класса опасности. Влияние этих предприятий сказывается на расстоянии в десятки километров [2]. Загрязнение атмосферы предприятиями чёрной металлургии. Вырабатывая 1 т передельного чугуна, заводы выбрасывают в воздух 4,5 кг пыли, 2,7 кг сернистого газа, 0,6 кг марганца. Из труб агломерационных 6 фабрик выходит едкий дым, содержащий продукты выгорания серы и пиритов (железных руд). При выработке 1 т руды испаряется 190 кг серы. Загрязнение воздуха предприятиями цветной металлургии. При получении 1 т алюминия расходуется от 38 до 47 кг фтора, и около 65% его выделяется в атмосферу. Предприятия химического производства, имея сравнительно низкие массы выбросов, помимо основных распространенных загрязняющих веществ (оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода), выбрасывают целый спектр веществ высокого класса опасности, таких как формальдегид, 1,2-дихлорэтан, кислота серная, анилин, различные спирты, эфиры, фенолы, другие довольно токсичные газы и аэрозоли [10]. Коксохимические заводы служат источниками поступления в атмосферу полиароматических углеводородов (ПАУ), таких как бенз(а)пирен, нафталин, бензол, фенол. Особенно большое локальное загрязнение воздуха ПАУ связано с переработкой угля в кокс, в также при разливе стали [3]. 2.4 Добыча полезных ископаемых Горное производство вызывает два вида загрязнений атмосферного воздуха: запыленность и загазованность. При сухом континентальном климате, особенно при сильных ветрах создаются условия для интенсификации пылегазовых загрязнителей в результате иссушения нарушенных и подверженных эрозии поверхностей. Выделения, определяемые ветровой эрозией (дефляцией) происходят со всех нарушенных участков земной поверхности, в том числе открытых горных выработок, отвалов, складов, хвосто- и шламохранилищ. Пылевыделение всю технологическую цепь горного производства: от буровзрывных работ и экскавации горной массы до транспортирования и погрузочно-разгрузочных работ на складах добытого полезного ископаемого. Формирование высоких отвалов создает условия для проявления более интенсивной ветровой эрозии и приводит к значительному запылению 7 прилегающих территорий. С одного 1 гектара отвала пыль распространяется на 500 гектаров прилегающей земли. При этом в расчетах рекомендуется принимать, что 50% откладывается на землях, а 50% пыли длительное время перемещается с воздушными потоками. Внутрикарьерные дороги являются одним из основных источников запыления атмосферы при производстве горных работ. Подсчитано, что их вклад в пылеобразование в отдельных случаях достигает 80-90% общего пылевого баланса карьеров. Одним из интенсивных источников загрязнения атмосферы периодического действия является массовый взрыв на карьере. Количество выбрасываемых в атмосферу пыли и газов зависит от объема взрываемых пород и количества взрывчатых веществ. Пылегазовое облако распространяется на значительные расстояния от места взрыва. Значительное количество загрязняющих атмосферу газов поступает при производстве подземных горных работ. Через различных вентиляционные выработки и сооружения в атмосферу выбрасываются углекислый газ, метан, ароматические углеводороды, сернистые газы, сероуглерод и прочие загрязняющие вещества, проникающие в горные выработки из разработанных массивов пород и образующиеся при взрывных работах. К источникам интенсивного загрязнения воздуха вредными газами относятся процессы самовозгорания пород и полезных ископаемых как в массиве, так и в разрушенном состоянии. При этом выделяемые газы характеризуются высокой концентрацией вредных ядовитых веществ: оксидов углерода, серы, азота и других. Самовозгорание породных отвалов и терриконов характерно для угольных месторождений. Существенным источником загрязнения атмосферы при открытых разработках является автотранспорт. От дизельных двигателей в атмосферу поступает значительное количество выхлопных газов, а также сажи и копоти [5]. 8 2.5 Производство электроэнергии Основным источником энергии в мире является тепловая энергия, получаемая от сгорания ископаемых видов топлива, таких как уголь, нефть, газ и т.д. Наибольший вклад в загрязнение окружающей среды в энергетике вносят тепловые электростанции. При полном сжигании углеводородов образуются углекислый газ и вода, однако окисление редко проходит до конца. Поэтому в составе выбрасываемых газов имеются несгоревшие частицы топлива: сажа C, угарный газ CO, фрагменты углеводородов. Твердые частицы в составе выбросов наблюдаются как дым. Кроме того, топливо и отходы содержат примеси и добавки, которые при сгорании также попадают в воздух. Например, в угле содержится до 5 % серы, которая при сгорании окисляется с образованием сернистого газа SO2. Оксиды азота возникают из-за того, что процесс горения происходит в воздухе, на 21% состоящем из кислорода и на 78% - из азота. При высоких температурах горения часть азота до оксидов. Диоксид азота поглощает свет, и обуславливает буроватый оттенок дымовых газов. Перечисленные непосредственные продукты сгорания могут вступать в атмосфере в дальнейшие реакции, приводя к образованию вторичных продуктов. В результате фотохимических реакций, протекающих в атмосфере с участием оксидов азота, озона и несгоревших углеводородов, образуются очень агрессивные органические соединения — пероксиацилнитраты (ПАН). Серьезное внимание в последнее время привлекла проблема изучения канцерогенных веществ, образующихся при неполном сгорании топлива. Таких веществ достаточно много, по распространенности и интенсивности воздействия наибольшее значение имеют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), наиболее активным из которых является бензапирен. 9 Максимальное количество бензапирена образуется при температуре 700-800 °С в условиях нехватки воздуха для полного сгорания топлива. При неправильном ведении процесса или несовершенной конструкции топки количество выбрасываемого бензапирена может значительно увеличиться: в 50 раз при работе на мазуте и в 10 раз при работе на газе. При соединении с водой диоксида серы и оксидов азота образуются серная и азотная кислоты, которые вымываясь из атмосферы с осадками, приводят к кислотным дождям. Установлено, что источник более 50% кислотных осадков в США — высокие трубы примерно 50 мощных ТЭС. При работе ТЭС наблюдается также тепловое загрязнение атмосферы различными потерями теплоты в тракте превращения органического топлива в электроэнергию. Наибольшее значение этих потерь наблюдается в уходящих продуктах сгорания топлива (до 10 % общих потерь теплоты). Косвенно на тепловое загрязнение атмосферы влияют и выбросы углекислого газа, вызывающего парниковый эффект. Следует отметить еще одно из негативных воздействий тепловых электростанций - изъятие кислорода из атмосферы. Однако ощутимого изменения концентрации кислорода в атмосфере за счет антропогенных процессов в настоящее время практически не наблюдается [8]. 2.6 Загрязнение Сельское хозяйство атмосферного воздуха сельскохозяйственными предприятиями не столь значительно по сравнению с другими видами деятельности. Вместе с тем, сельское хозяйство является одним из источников поступления в атмосферу парниковых газов. При разведении животных происходит выброс углекислого газа по естественным причинам (дыхание), а также метан – из-за особенностей пищеварительной системы жвачных животных. 10 В отчёте Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН от 2006 года сообщалось, что на домашний скот (коровы и быки, буйволы, овцы, козы, верблюды, свиньи и домашняя птица) приходится 18 % от всех мировых парниковых газов. Помимо самих животных на предприятиях сельского хозяйства в качестве источников атмосферного загрязнения могут выступать хранилища навоза, накопители сточных вод (отстойные пруды), а также поля орошения и фильтрации. Отходы жизнедеятельности животных требуют не только значительных площадей для складирования, но и при разложении загрязняют атмосферный воздух вредными веществами. Накопленный за холодный период года навоз при повышении температуры начинает разлагаться, выбрасывая в атмосферный воздух во много раз больше вредных веществ, чем сами животные. В состав выбрасываемых газов входят такие дурнопахнущие вещества, как аммиак, сероводород, меркаптаны. Поэтому неприятный запах от этих предприятий может распространиться на расстояния до 10 километров, особенно если это – комплекс по выращиванию свиней. Среди загрязняющих воздух веществ возле птицефабрик и животноводческих комплексов встречаются вредные микроорганизмы, аммиак, пыль и прочие продукты жизнедеятельности скота и птицы (всего более 45 видов загрязняющих веществ). Дополнительные загрязнения привносят вспомогательные производства: дымовые газы котельных, выхлопные газы автотракторной техники и тому подобное. Нельзя не учитывать и пыль, образующуюся при уборке полевых культур, погрузке, разгрузке, сушке и доработке сыпучей сельскохозяйственной продукции [1]. 2.7 Транспорт Транспорт – важное условие функционирования общественного производства и жизни людей. Автомобиль в настоящее время стал основным 11 средством транспорта для подавляющего большинства человечества. Но он же, к сожалению, и главный глобальный загрязнитель окружающей среды. Высокие темпы автомобилизации наряду с другими особенностями автотранспортного комплекса, такими как неразвитость улично-дорожной сети и объектов транспортной инфраструктуры, высокая доля автомобильного парка с большим сроком эксплуатации и низкими экологическими показателями, отставание развития общественного пассажирского транспорта, использование низкосортных видов жидкого топлива привели в последние годы к негативным факторам, а именно: плотности потока автотранспорта, особенно в пиковое время; перегрузке улично-дорожной сети и увеличению числа заторов; высокой концентрации автотранспортных предприятий и гаражных боксов в районах жилой застройки, которые способствуют повышению уровня загрязнения атмосферного воздуха [12]. Проблема дальнейшего снижения вредных выбросов двигателей все более обостряется ввиду непрерывного увеличения парка эксплуатируемых автотранспортных средств, уплотнения транспортных потоков, нестабильности показателей самих мероприятий по снижению образования вредных веществ в процессе эксплуатации. Специфика источников загрязнения (автомобилей) проявляется: − в высоких темпах роста численности автомобилей; − их пространственной рассредоточенности (автомобили распределяются по территории и создают общий повышенный фон загрязнения); − их непосредственной близости к жилым районам (автомобили заполняют все местные проезды и дворы жилой застройки); − более высокой токсичности выбросов автотранспорта; − сложности технической реализации средств защиты от загрязнений на подвижных источниках; 12 − низком расположении источника загрязнения от земной поверхности, в результате чего отработавшие газы автомобилей скапливаются в зоне дыхания людей (приземном слое) и слабее рассеиваются естественным образом (даже при ветре) по сравнению с промышленными выбросами, которые как правило, осуществляются через дымовые и вентиляционные трубы на значительной высоте. Перечисленные особенности подвижных источников приводят к тому, что автотранспорт создает в городах обширные зоны с устойчивым превышением санитарно-гигиенических нормативов загрязнения воздуха [5]. Принцип работы автомобильных двигателей основан на превращении химической энергии жидких и газообразных топлив нефтяного происхождения в тепловую, а затем механическую энергию. Жидкие топлива в основном состоят из углеводородов, газообразные, наряду с углеводородами, содержат негорючие газы, такие так азот и углекислый газ. Отработавшие газы двигателей внутреннего сгорания содержат сложную смесь, насчитывающую более 200 химических соединений. В основном это газообразные вещества и небольшое количество твердых частиц, находящихся во взвешенном состоянии. По химическим свойствам, характеру воздействия на организм человека вещества, составляющие отработавшие газы, разделяют на нетоксичные и токсичные. Попадая в атмосферный воздух, компоненты отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, с одной стороны, смешиваются с имеющимися в воздухе загрязняющими веществами, с другой – претерпевают ряд сложных превращений, приводящих к образованию новых соединений. Одновременно идут процессы рассеивания и удаления загрязняющих веществ из атмосферного воздуха путем мокрого и сухого осаждения на поверхность земли [12]. Основным токсичным компонентом отработавших газов, выделяющихся при работе бензиновых двигателей, является окись углерода. 13 Она образуется при неполном окислении углерода топлива из-за недостатка кислорода во всем объеме цилиндра двигателя или в его отдельных частях. Если говорить о транспорте и прежде всего, об автотранспорте, то следует отметить, что при работе двигателя на этилированном бензине в выхлопах появляются оксиды азота, свинец и его соединения. Количество свинца в воздухе прямо зависит от интенсивности движения. При работе на серосодержащем топливе в выхлопах появляется также диоксид серы. Как правило, содержание токсичных веществ в выхлопе бензиновых и дизельных двигателей превышает предельно допустимые концентрации в десятки и сотни раз. При солнечной безветренной погоде компоненты отработавших газов и углеводороды в результате фотохимических реакций образуют смог, т.е. вещества, сильно раздражающие слизистую оболочку и оказывающие токсичное воздействие на организм человека. Несмотря на принимаемые запретительные меры в ряде регионов страны, соединения свинца в качестве антидетонационных добавок используются до настоящего времени, что приводит к появлению вредных выбросов соединений свинца в составе выхлопных газов. В результате в придорожной полосе накапливаются токсичные свинцовые соединения. 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Загрязнение атмосферы стало составной частью всей современной жизни. Являясь следствием нашего образа жизни, загрязнение атмосферы формируется за счет издержек тех способов, которыми мы производим товары, перевозим себя и продукты производства и вырабатываем энергию для обогрева и освещения жилых домов и общественных мест, где мы живем, отдыхаем и работаем. Основным источником загрязнения атмосферы можно считать процессы горения, а они неотделимы от современной жизни человечества. 14 Такие природные процессы как лесные пожары, разложение растительности, пыльные бури и извержение вулканов, всегда загрязняли атмосферу. Хотя многие газы и взвешенные частицы, определяемые как загрязнители, образуются в существенно больших масштабах от природных глобально распределенных источников, чем антропогенных, география природных источников и рассеяние загрязнителей в атмосфере приводят в итоге к низким средним концентрациям. Самоочищение атмосферы от всех известных загрязнителей происходит за определенный конечный промежуток времени в процессах осаждения, окисления и поглощения их океанами и почвой. С другой стороны, загрязнители, образующиеся в результате деятельности географических человека, регионах, обычно сконцентрированы следовательно, в небольших значительное загрязнение атмосферы – поистине результат деятельности человека. Скорость, с которой загрязнители выбрасываются в атмосферу в районах с высокой плотностью населения, существенно превышает скорость очищения атмосферы. Борьба с загрязнением атмосферы представляет собой сложную проблему, включающую в себя аспекты политики, экономики, технологии, науки и социологии. В некоторых случаях технически осуществимые проекты оказываются экономически неприемлемыми. Во многих случаях на комплекс вопросов о загрязнении атмосферы нет простых ответов. [7] В этих условиях задача охраны атмосферного воздуха от загрязнений выходит на общемировой уровень и требует участия всего человечества. 15 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Афанасьев В. Н. Практическое руководство для сельскохозяйственных предприятий по охране окружающей среды / В. Н. Афанасьев, П. А. Суханов и др. – СПб. – СЗНИИМЭСХ – 2005. – 272 с. 2. Брюхань Ф. Ф. Промышленная экология: учебник / Ф. Ф. Брюхань, М. В. Графкина, Е. Е. Сдобнякова. - М.: ФОРУМ, 2011. - 207 с. 3. Дмитриев В. В. Прикладная экология: учебник для вузов / В. В. Дмитриев, А. И. Жиров, А. Н. Ласточкин. – М.: Академия, 2008. – 600 с. 4. Ларионов Н. М. Промышленная экология: учебник для бакалавров / Н. М. Ларионов, А. С. Рябышенков. – М.: Юрайт, 2014. – 495 с. 5. Певзнер М. Е. Горная экология: учеб. Пособие для вузов / М. Е. Певзнер – М.: Издательство Московского государственного горного университета, 2003 – 395 с. 6. Степановских А. С. Экология: Учебник для вузов / А. С. Степановских. – М.: Юнити-Дана, 2001. – 703 с. 7. Уорк К. Загрязнение воздуха. Источники и контроль / К. Уорк, С. Уорнер. – М.: Мир, 1980. – 539 с. 8. Федоров С. А. Экология энергетики / С. А. Федоров – Дубна: Международный университет природы, общества и человека «Дубна», 2003. - 127 с. 9. Руководящие принципы по качеству воздуха – глобальное обновление 2005г. [электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.who.int/phe/ health_topics/outdoorair_aqg/ru/. 10.Промышленное загрязнение воздуха в России. [электронный ресурс] Режим доступа: http://www.dishisvobodno.ru/promishlennoe_zagryaznenie. html. 11.Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2017 году» [электронный ресурс] Режим доступа: http://www.mnr.gov.ru/docs/o_sostoyanii_i_ob_okhrane_okruzhayus 16 hchey_sredy_rossiyskoy_federatsii/gosudarstvennyy_doklad_o_sostoyanii_i_o b_okhrane_okruzhayushchey_sredy_rossiyskoy_federatsii_v_2017_/. 12.Материалы к государственному докладу «О состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2010 году». [электронный ресурс] Режим доступа: http://kuzbasseco.ru/005/sod.html. 13.Естественные и искусственные источники загрязнения атмосферы? [электронный ресурс] Режим доступа: https://www.globalm.ru/question/ 52218/. 17
