Основні види забруднень атмосферного повітря

Атмосфера — це газова оболонка,що оточує Землю.

Забруднення поділяються на природні, спричинені будь-якими природними, зазвичай катастрофічними чинниками (повені, виверження вулканів, селевий потік тощо), і антропогенні, що виникають внаслідок діяльності людей. Антропогенні забруднення за типом походження поділяють на механічні, хімічні, фізичні та біологічні.

У найзагальнішому вигляді забруднювачі й забруднення довкілля класифікуються так:

– за походженням — механічні, хімічні, фізичні, біологічні; матеріальні, енергетичні;

– за тривалістю дії — стійкі, нестійкі, напівстійкі, середньої стійкості;

– за впливом на біоту — прямої й непрямої дії;

– за характером — навмисні (заплановані), супутні, аварійно-випадкові;(3)

Хімічні забруднення – це різноманітні сторонні штучні хімічні речовини (рідкі, тверді та газоподібні), які утворилися внаслідок хімічної реакції в хімічній, металургійній чи інших галузях господарства. Вони потрапляють у біосферу і порушують встановлені природою процеси кругообігу речовин та енергії. Фізичні забруднення поділяють на теплові, електричні, радіаційні та світлові, а також шуми, вібрації та гравітації сили.

Теплові (термальні) забруднення виникають внаслідок підвищення температури середовища, головним чином у зв’язку з промисловими викидами нагрітих відхідних газів. Ця форма забруднення пов’язана із зміною температури середовища (особливо при підвищенні), що відбувається в результаті промислових викидів нагрітого повітря, газів, що відходять, і вод.

Світлові забруднення пов’язані з порушенням природного освітлення місцевості в результаті дії штучних джерел світла, що призводять до появи аномалій у житті тварин і рослин. Ця форма забруднення, при якій відбувається порушення природної освітленості місцевості під впливом штучних джерел світла. Результати такого типу дії можуть привести до аномалій в життя рослин і тварин, а також людину. Цей вид забруднення навколишнього середовища, пов’язаний з крупними містами до теперішнього часу вивчений слабо.(2)

Шумове забруднення є наслідком збільшення інтенсивності шуму понад природний рівень. Шум – одна з форм фізичного (хвильового) забруднення навколишнього середовища. Під шумом розуміють усі неприємні та небажані звуки чи їхню сукупність, які заважають нормально працювати, сприймати інформаційні звукові сигнали, відпочивати. Він виникає в наслідок стиснення і розрідження повітряних мас, тобто коливних змін тиску повітря. Розрізняють шум постійний, непостійний, коливний, переривчастий, імпульсний. Загалом шум – це хаотичне нагромадження звуків різної частоти, сили, висоти, тривалості, які виходять за межі звукового комфорту. (1)

Електромагнітне забруднення створюється в результаті зміни електромагнітних властивостей середовища (від ліній електропередач, радіо і телебачення тощо), що призводить до геофізичних аномалій і змін у біологічних структурах. Інтенсивний розвиток електроніки та радіотехніки викликав забруднення природного середовища електромагнітними випромінюваннями (полями). Головним їхнім джерелом є радіо-телевізійні і радіолокаційні станції, високовольтні лінії електропередач, електротранспорт. Поблизу кожного обласного центру, багатьох районних центрів, міст розташовані телевізійні центри або рестранслятори, радіоцентри, засоби радіозв’язку різного призначення

Радіоактивне забруднення пов’язане з підвищенням природного радіаційного фонду і концентрації в середовищі радіоактивних речовин. Ця форма забруднення пов’язана з перевищенням природного рівня змісту радіоактивних з’єднань в навколишньому середовищі. Основним джерелом цього забруднення є радіоактивні відходи, що містять радіонукліди, і ядерні вибухи на випробувальних полігонах. Радіонукліди - це ізотопи елементів, які випускають радіоактивне випромінювання. У деяких елементів всі ізотопи є радіоактивними. До них відносяться технецій, прометій, а також всі елементи періодичної таблиці від полонія до трансуранових включно. Найбільшу небезпеку представляють радіоактивні речовини з періодом напіврозпаду від декількох тижнів до декількох років.(3)

Мікробіологічне (мікробне) забруднення спричиняються появою незвично великої кількості мікроорганізмів внаслідок масового їх розмноження на антропогенних субстратах або середовищах, які змінилися внаслідок господарської діяльності людини. Згідно з іншою класифікацією, техногенні забруднення поділяють на дві основні групи – матеріальні та енергетичні. До матеріальних належать викиди в атмосферу (газоподібні, рідкі, тверді та змішані), стічні води (умовно чисті й брудні) та тверді відходи (нетоксичні й токсичні).

Хімічні забруднювачі — тверді, газоподібні й рідкі речовини, хімічні елементи та сполуки штучного походження, які надходять у біосферу й порушують природні процеси кругообігу речовин та енергії (особливо небезпечні — хімічна зброя)(10).

Основні забруднюючі речовини

Атмосферні забруднювачі можна поділити на первинні, що надходять прямо в атмосферу, і вторинні, які є результатом метаморфози перших. Наприклад, сірчистий газ, що потрапляє в атмосферу, окиснюється до сірчаного ангідриду, взаємодіє з парами води й утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком формуються кристали сульфату амонію. Подібним шляхом у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами й компонентами атмосфери виникають Інші вторинні забруднюючі речовини. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті стали теплові електростанції, металургійні й хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70 % видобутого твердого й рідкого палива.(9). Далі перелічені шкідливі домішки пірогенного походження.

Оксид карбону. Він виникає при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітрі опиняється в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 250 млн т. Оксид карбону — це сполука, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери, він сприяє підвищенню температури на планеті й створенню парникового ефекту.

Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння сульфурвмісного палива або переробки сірчистих руд (до 70 млн т на рік). Частина сполук Сульфуру може виділитися при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах У США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склала 65 % від загальносвітового викиду.

Сірчаний ангідрид. Утворюється при окиснюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції стає аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкислює грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств спостерігається при низькій хмарності й високій вологості повітря. Листяні пластинки рослин, що ростуть на відстані меншій за 1 км від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні маленькими некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової й чорної металургії, а також ТЕС щороку викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду. (11)

Сірководень і сірковуглець. Надходять в атмосферу окремо або разом з іншими сполуками Сульфуру. Основними джерелами викиду стають підприємства з виготовлення штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні заводи, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами повільно окиснюються до сірчаного ангідриду.

Оксиди нітрогену. Основними джерелами викиду є підприємства, що виробляють азотні добрива, азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів нітрогену, шо надходять в атмосферу, складає 20 млн т на рік. (4).

Сполуки Флуору. Джерелами забруднення є підприємства з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Флуорвмісні речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук — фтороводню або пилу фториду натрію й кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

Сполуки Хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, хлоровмісні пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері спостерігаються як домішки молекули хлору і парів соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук їхньою концентрацією.

У металургійній індустрії при виплавці чавуна й переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, у розрахунку на 1 т граничного чавуна виділяється крім 2,7 кг сірчистого газу і 4,5 кг пилових частинок, що складаються зі сполук Арсену, Фосфору, Стибію, Плюм-буму, пари ртуті й рідкісних металів, смоляних речовин і ціаністого водню. (11).

Аерозольне забруднення. Аерозолі являють собою тверді або рідкі частинки, що знаходяться в повітрі в завислому стані. Тверді компоненти аерозолів нерідко дуже небезпечні для живих організмів, у людей вони викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення можна спостерігати у вигляді диму, туману, імли або серпанка. Значна частина аерозолів формується в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних частинок складає 1—5 мкм. В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб. км пилоподібних частинок штучного походження. Велика кількість пилових частинок утворюється також у ході виробничої діяльності людей. Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря на сьогодні є ТЕС, що споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові й сажові заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою розмаїтістю хімічного складу. Найчастіше в їхньому складі можна знайти сполуки Силіцію, Кальцію й Карбону, набагато рідше — оксиди металів: купруму, магнію, мангану, цинку, ніколу, плюмбуму, сурми, вісмуту, селену, арсену, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбесту. Ще більш різноманітним є органічний пил, що містить у собі аліфатичні й ароматичні вуглеводні, солі кислот. Він утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі піролізу на нафтопереробних, нафтохімічних та інших подібних підприємствах. Постійними джерелами аерозольного забруднення стали промислові відвали — штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, головним чином розкривних порід, створених при видобутку корисних копалин або ж із відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС. Джерелом пилу й отруйних газів стають масові підривні роботи. Відомо, що в результаті одного середнього за масою вибуху (250—300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис. куб. м умовного оксиду карбону І більше 150 т пилу. Виробництво цементу й інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв — здрібнювання і хімічна обробка шихт, напівфабрикатів і одержуваних продуктів у потоках гарячих газів — завжди супроводжуються викидами пилу й інших шкідливих речовин в атмосферу. До атмосферних забруднювачів належать вуглеводні — насичені й ненасичені, що включають від 1 до 13 атомів Карбону. Вони можуть зазнавати різних перетворень, окиснення, полімеризації, особливо якщо почнуть взаємодіяти з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячною радіацією. Результатом цих реакцій стає поява перекисних сполук, вільних радикалів, сполук вуглеводнів з оксидами нітрогену й сульфуру, часто у вигляді аерозольних частинок.

Фотохімічний туман (смог). Фотохімічний туман — це багатокомпонентна суміш газів і аерозольних частинок первинного й вторинного походження. Основними компонентами смогу є озон, нітроген і сульфур оксиди, численні органічні сполуки перекисної природи, які у сукупності називаються фотооксидантами. Контроль за викидами в атмосферу (забруднюючих речовин (ГДК) (10).

До стійких належать забруднювачі, які довго зберігаються в природі (пластмаси, поліетилени, деякі метали, скло, радіоактивні речовини з великим періодом напіврозпаду тощо).

Нестійкі забруднювачі швидко розкладаються, розчиняються, нейтралізуються в природному середовищі під впливом різних факторів і процесів.(5).

Навмисні забруднення — це умисні (заборонені) протизаконні викиди й скиди шкідливих відходів виробництва у водні об'єкти, повітря й на земельні ділянки, цілеспрямоване знищення лісів, пасовиськ, перевилов риби, браконьєрство, утворення кар'єрів, неправильне використання земель, природних вод і т. д.

Супутні забруднення — це поступові зміни стану атмосфери, гідросфери, літосфери й біосфери в окремих районах, регіонах планети в цілому в результаті діяльності людини (спустелювання, висихання боліт, зникнення малих річок, поява кислотних дощів, парникового ефекту, руйнування озонового шару). (3).