Круговорот веществ в атмосфере. Основные промышленные источники загрязнений. Воздействие атмосферных токсикантов на почвы и живые организмы.

Круговорот веществ в атмосфере

Если рассматривать схему круговорота веществ в атмосфере (рис.15), не трудно убедиться, что практически любая деятельность так или иначе сопровождается выделением в атмосферу загрязняющих веществ.

 

Рис. 15. Круговорот веществ в атмосфере

 

Основные промышленные источники загрязнений

Основными промышленными источниками загрязнений воздушного бассейна нашей страны считаются тепловые электростанции (29% загрязнений), предприятия черной металлургии (24%), нефтехимии (15,5%), цветной металлургии (10,5%), стройматериалов (8,1%), химии (1,3%).

Атмосферу загрязняют все виды транспорта - автомобильный, железнодорожный, морской, речной, воздушный, однако наибольшее количество загрязнений поступает от автомобилей (54% в мировом балансе). Один автомобиль, пройдя в год около 15 тыс. км, потребляет около 4 т кислорода, сжигает 2...3 т топлива и выбрасывает в окружающую среду 3250 кг диоксида углерода, 530 кг оксида углерода, 27 кг оксида азота, 10 кг резиновой пыли.

Уровень загрязнения атмосферы в значительной мере определяется метеорологическими условиями. Так, с увеличением влажности воздуха от 40 до 90% при неизменной температуре токсичность выхлопов автомобилей возрастает на 38%.

Пассажирский реактивный самолет, перелетая через Атлантический океан, сжигает более 35 т кислорода, содержащегося в 120 тыс. м3 воздуха, и выбрасывает на большой высоте массу загрязнителей.

Чрезвычайно велико загрязнение атмосферы тепловыми электростанциями. После сжигания в течение одного года 2,1 млрд. т каменного угля и 0,8 млрд. т бурого угля в окружающую среду выбрасывается 225 тыс. т мышьяка (для сравнения: годовое производство мышьяка в мире - 40 тыс. т).

Предприятия черной металлургии выбрасывают пыль, оксиды серы и металлов.

Предприятия химической промышленности загрязняют атмосферу диоксидом серы, фторводородом, хлором, оксидом азота.

Заводы строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота.

Серьезным фактором становится радиоактивное загрязнение атмосферы, происходящее в результате ядерных взрывов, работы атомных установок и естественной радиоактивности. Радиоактивные вещества проникают в стратосферу, переносятся воздушными течениями и могут находиться в аэрозолях 3...9 лет, в нижних слоях атмосферы - до 3 месяцев. Постепенно они осаждаются на землю или вымываются осадками.

Воздействие атмосферных токсикантов на почвы и живые организмы

Из атмосферы вредные вещества осаждаются на земную поверхность, попадают в почву, растения, организмы животных и человека и могут накапливаться там до высоких, опасных для жизни концентраций.

В почву загрязняющие вещества поступают в газовой фазе, в растворе атмосферных осадков и в составе твердых частиц.

В результате почвообразовательных процессов они перераспределяются по почвенному профилю и накапливаются в верхних или нижележащих горизонтах.

Дымовые газы после соединения с водой вносят в почву сернистую и серную кислоты. Соединяясь с основными элементами почвы, эти кислоты образуют сульфаты. В результате сокращается запас питательных элементов и увеличивается кислотность почвенных растворов.

В твердофазных атмосферных выбросах часто повышены концентрации макроэлементов. В пыли цементных печей, например, концентрируются щелочные металлы кальций Са и магний Mg. Попадая в почву, они снижают способность ее поглощать калий, фосфор, микроэлементы, что ведет к поражению растительного покрова.

В почвах вблизи промышленных предприятий интенсивно накапливаются тяжелые металлы; главными источниками их являются машиностроительные предприятия, теплоэлектростанции, автомобильный транспорт.

Вредные вещества из атмосферного воздуха и почвы поступают в растения и оказывают на них негативное воздействие. Загрязнения проникают в растение с поверхности листьев и через корневую систему.

В зависимости от характера, длительности и интенсивности воздействия фитотоксикантов в растениях происходит нарушение физиологических функций, повреждаются и отмирают отдельные группы клеток.

Повреждения растений, вызываемые промышленными выбросами, подразделяются на острые и хронические. В первом случае происходит быстрая, иногда почти мгновенная гибель пораженной растительности, во втором - ее длительная болезнь и постепенное отравление.

Наиболее опасны для растений сернистый ангидрид, фторсодержащие соединения и смог всех видов.

К загрязнению атмосферы очень восприимчивы организмы животных и человека. Вредные вещества попадают в них через дыхательные пути, пищу и воду.

 

В результате у животных снижается сопротивляемость инфекциям, накапливаются симптомы различных заболеваний.

В городах с мощными источниками атмосферных выбросов число заболеваний людей, обусловленных экологическими причинами, составляет до 70% от общего количества. В малых и средних городах суммарная заболеваемость за счет экологических факторов возрастает не более чем на 10%.

Химические загрязнения несут большой ущерб зданиям и сооружениям, памятникам архитектуры и культуры. Так, ремонт внешней поверхности зданий в городах с интенсивным движением транспорта необходимо проводить в 3 раза чаще, чем в сельской местности.

Загрязнение атмосферы приводит к отрицательным последствиям в глобальном масштабе: меняется энергетический баланс планеты ввиду изменения альбедо (отражательной способности) земли; уменьшается отражение от запыленных ледников, что вызывает их таяние. В последние годы происходит глобальное повышение температуры атмосферы ввиду постоянного роста содержания диоксида углерода, которое удваивается каждые 23 года.