Загрязнение атмосферного воздуха

 

Во многих городах мира происходит ухудшение качества воздуха за счет его запыленности и загазованности. Вследствие интенсивного перемешивания мельчайшие частицы пыли поднимаются выше 1 км и разносятся на десятки и сотни км от источника загрязнения. Более крупные частицы обычно не поднимаются выше несколько сотен метров, образуя над городом ядовитые смоги.

В настоящее время имеется множество различных источников загрязнения антропогенного характера. По своим масштабам наибольшее воздействие на атмосферный воздух оказывают два источника: транспорт и промышленность. В среднем на долю транспорта приходится около 60%, промышленности - 15%, тепловой энергетики - 15%, технологий уничтожения бытовых и промышленных отходов - 10%.

Транспорт в зависимости от используемого топлива и типов окислителей выбрасывает в атмосферу оксиды азота, серы, оксиды и диоксиды углерода, свинец и его соединения, сажу и бенз(а)пирен. Из промышленности в воздух попадают сернистый газ, аммиак, сероводород, фенолы, хлор, фтор и другие соединения и химические элементы. Главенствующее положение среди выбросов (до 85%) занимает пыль (Ясаманов, 2003).

Частицы пыли, присутствующие в воздухе городов, обычно имеют размеры от 1-2 до 20-40 мкм. Среди мелких частиц много сульфатных, а также содержащих свинец, мышьяк, кадмий, селен и цинк. В составе пыли присутствуют частички асбеста, поскольку его применяют в тормозных устройствах и механизмах сцепления транспорта. Между тем, этот силикат обладает канцерогенным свойством. Серьезное загрязнение воздуха пылью создает цементное производство.

К опасным загрязнителям атмосферного воздуха городов относится угарный газ, продуцируемый автотранспортом и металлургическими комбинатами. Этот газ ведет к обострению сердечнососудистых заболеваний. Предприятия энергетики и промышленности при сжигании угля, нефти и мазута в наибольшей степени выбрасывают сернистый ангидрид. Кроме того, при сжигании топлива в условиях высоких температур из азота и кислорода образуются окислы азота в соотношении NO - 90% и NO₂ - 10%. В воздухе значительная часть NO преобразуется в NO₂ - гораздо более опасное соединение. Загрязнение воздуха полициклическими ароматическими углеводородами (ПАУ) связано с работой автотранспорта, ТЭЦ, но особенно с действием таких предприятий, как нефтеперерабатывающие, металлургические, металлургические, коксохимические и алюминиевые. В 1950-х гг. в Японии была зафиксирована вспышка болезни, которая получила название астма Иокогама. Причиной была работа нефтеперегонного комплекса «Мицубиси-Шел». В настоящее время загрязнение ПАУ фиксируется в ряде городов Росии. Наибольшую опасность представляют соединения бенз(а)пирена. Обычным являются превышения их ПДК на крупных перекрестках и вблизи автомагистралей. ПДК бенз(а)пирена в воздухе населенных пунктов составляет 1 нг/м³, в рабочей зоне - 0,15мкг/м³.

Сильное негативное воздействие оказывают предприятия цветной металлургии, которые выбрасывают различные тяжелые металлы. Загрязнение воздуха в районах таких комбинатов, по-видимому, является самым высоким. В городах, где нет металлургических производств, главной причиной высоких концентраций цинка, кадмия, сурьмы может быть работа мусоросжигательных заводов.

С загрязнением приземного слоя атмосферы связано такое явление, как образование смогов. Смог представляет собой смесь аэрозолей с жидкой или твердой дисперсными фазами, которые образуют туманную завесу над промышленными районами и крупными городами. Различают 3 вида смога: ледяной, влажный и сухой.

Ледяной смог называется также аляскинским. Он развит в арктических и субарктических широтах (отмечен, к примеру, в Фербенксе на Аляске). Формируется в зимний период с ноября по март при постоянных морозах до - 35^о С и ниже в условиях приземных инверсий. Источниками являются выбросы ТЭС. Водяные пары образуют мельчайшие, размером в 5 - 10 мкм кристаллы льда, которые ухудшают видимость до 10 м и менее. Выбрасываемые ТЭС окислы серы образуют с водяными парами мельчайшие капельки серной кислоты, что делает ледяной смог токсичным.

Влажный смог, или смог лондонского типа, наиболее типичен в умеренных широтах с влажным морским климатом. Он неоднократно отмечался в крупных городах Западной Европы и Северной Америки. При образовании смога данного типа резко снижается видимость, быстро нарастает концентрация окислов серы и азота угарного газа, углеводородов. Наиболее часто такое явление имеет место в осенне-зимний период при аномальных условиях стратификации и малых скоростях ветра.

Сухой смог нередко называют смогом лос-анджелесского типа. Он формируется в летний период в низких широтах и в южных районах умеренного пояса при высоком уровне загрязнения атмосферного воздуха и значительной солнечной радиации. Этот смог, имеющий фотохимическую природу, неоднократно отмечался в Лос-Анджелесе, Мехико и других городах. Основные компоненты смога - фотооксиданты: озон, органические перекиси, нитраты и нитриты, окислы азота.

В ряде городов нашей страны существуют природные условия, благоприятные для возникновения смогов. Это города, расположенные в горных котловинах, где при безветренной погоде воздух застаивается. К их числу относится Новокузнецк, Кисловодск и ряд других. В связи с резким ростом числа автомобилей в последние годы стали возникать смоги в Москве и других крупных городах (Горшков, 1998).

 

2.2 Влияние на природные воды

 

Антропогенное воздействие на водные объекты возникает в результате использования питьевой и технической воды. В России основным потребителем водных ресурсов является сельское хозяйство и промышленность, в которой наиболее водоемкими являются энергетическая, химическая, целлюлозно-бумажная и металлургические отрасли.

Развитие промышленности и необходимость орошения земель, растущие потребности в чистой питьевой воде привели к экологическим проблемам. Среди них главными являются: истощение запасов и понижение уровня воды в поверхностных водоемах, изменение качества вод, вызванных загрязненными стоками, нефтепродуктами, тяжелыми металлами и радиоактивными соединениями, термическое загрязнение, изменение режимов рек и масштабов эрозионно-аккумулятивной деятельности, сейсмическая активность искусственных водоемов, истощение биологической продуктивности водоемов, изменения уровня подземных вод, истощение их запасов и ухудшение качества.

Крупные города сбрасывают в местные водотоки большое количество использованной и плохо очищенной воды. Наиболее опасными являются загрязнения нефтью и нефтепродуктами, хлоридами и тяжелыми металлами.

Кроме пленок нефти, которые возникают во время аварий на нефтепроводах и речных судах, а также на добывающих предприятиях, в природные воды попадает бенз(а)пирен и другие ПАУ.

Распространено загрязнение речных вод полихлорированными бифенилами (ПХБ), которые используются в трансформаторах, конденсаторах и некоторых других приборах и механизмах. У людей получивших повышенные дозы ПХБ, отмечаются поражения нервной системы и печени.

Практически повсеместно в водных объектах вблизи крупных городов отмечается повышенное содержание хлоридов (NaCl, KCl, MgCl₂). Причина - широкое применение этих солей в городах для ускорения таяния снега. Повышенное содержание хлоридов отмечается практически во всех речных бассейнах, дренирующих шоссейные дороги федерального и регионального масштабов.

В водные объекты тяжелые металлы попадают воздушным путем, со сточными водами и со свалок. Попадая в воздух в результате сжигания твердого и жидкого топлива, а также в виде отходов при цементном производстве, выплавке металлов, производстве удобрений, красок, тяжелые металлы переносятся воздушными массами на различные расстояния, постепенно оседая в водных бассейнах. Сбросы сточных вод предприятиями цветной металлургии, угольной, текстильной и химической промышленности отличаются повышенным содержанием тяжелых металлов. По степени токсичности они располагаются в такой последовательности: Hg>Cu>Cd>Pb>As. Тяжелы металлы и некоторые микроэлементы, находящееся в повышенных количествах в питьевой воде, оказывают негативное влияние на здоровье людей (канцерогенный эффект, поражение кроветворных органов и т. д.).

Качество воды. Увеличение выбросов загрязненных промышленных и бытовых сточных вод привело к изменению качества воды. Только на территории Российской Федерации общий объем загрязнений, поступающих в водные объекты, превышает 50 млн тонн. Снижение качества воды оказывает отрицательную роль на здоровье людей, негативно влияет на биологическую продуктивность водоемов. Наличие в природных водах ряда соединений изменяют их щелочно-кислотный потенциал и ряд физико-химических особенностей.

Большое значение для улучшения качества вод имеет правильное управление водными ресурсами. В городах существует жесткая регламентация качества воды для питьевого водоснабжения и осуществляются меры по экономии воды. Вода может быть использована в питьевых целях, если после очистки ее качество соответствует ГОСТу. Так, например, сухой остаток должен быть не более 1000 мг/л, содержание сульфатов - 500 мг/л, хлоридов - 350 мг/л, общая жесткость - 7 мг-экв/л, запах и привкус при температуре 20^оС должен равняться 2 баллам, в 1 л воды не должно содержаться более 10000 кишечных палочек. Однако и такая вода подвергается обязательному хлорированию и очистке. Для очистки сточных вод используют механический, химический и биологический методы. Одним из путей экономии воды и снижения расходов на очистку сточных вод является применение оборотно-повторной системы водопользования (Ясаманов, 2003).