ПЛАН
1. АТМОСФЕРА, ЯК ЧАСТИНА ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА
2. ПРИРОДНІ Й ШТУЧНІ ДЖЕРЕЛА ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
3. НАСЛІДКИ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
4. ЗАХОДИ ЩОДО ОХОРОНИ АТМОСФЕРИ ВІД ЗАБРУДНЕННЯ
АТМОСФЕРА, ЯК ЧАСТИНА ПРИРОДНОГО СЕРЕДОВИЩА
Атмосфера (від греч. atmoc - пара й сфера - куля) - газова (повітряна) оболонка Землі, що обертається разом з нею. Життя на Землі можлива, поки існує атмосфера. Всі живі організми використовують повітря атмосфери для подиху, атмосфера захищає від шкідливого впливу космічних променів і згубної для живих організмів температури, холодного «подиху» космосу.
Атмосферне повітря - це суміш газів, з яких складається атмосфера Землі. Повітря не має заходу, прозорий, його щільність 1,2928 г/л, розчинність у воді 29,18 см~/л, у рідкому стані здобуває блакитнувате фарбування. Життя людей неможливе без повітря, без води і їжі, але якщо без їжі людин може прожити кілька тижнів, без води - кілька днів, то смерть від ядухи наступає через 4 - 5 хв.
Основними складовими частинами атмосфери є: азот, кисень, аргон і вуглекислий газ. Крім аргону в малих концентраціях утримуються інші інертні гази. В атмосферному повітрі завжди присутні пари води (приблизно 3 - 4%) і тверді частки - пил.
Атмосфера Землі підрозділяється на нижню (до 100 км) - гомосферу з однорідною сполукою приземного повітря й верхню гетеросферу з неоднорідним хімічним складом. Одним з важливих властивостей атмосфери є наявність кисню. У первинній атмосфері Землі кисень був відсутній. Поява й нагромадження його пов'язане з поширенням зелених рослин і процесом фотосинтезу. У результаті хімічної взаємодії речовин з киснем живі організми одержують енергію, необхідну для їхньої життєдіяльності.
Через атмосферу здійснюється обмін речовин між Землею й Космосом, при цьому Земля одержує космічний пил і метеорити й втрачає найлегші гази - водень і гелій. Атмосфера пронизана потужною сонячною радіацією, що визначає тепловий режим поверхні планети, викликає дисоціацію молекул атмосферних газів і іонізацію атомів. Велика розріджена верхня частина атмосфери складається переважно з іонів.
Фізичні властивості й стан атмосфери міняються в часі: протягом доби, сезонів, років - і в просторі залежно від висоти над рівнем моря, широти місцевості, далекості від океану.
СКЛАД АТМОСФЕРИ
Атмосфера, загальна маса якої становить 5,15 10» т, простирається нагору від поверхні Землі приблизно до 3 тис. км. З висотою міняються хімічний склад і фізичні властивості атмосфери, тому неї підрозділяють на тропосферу, стратосферу, мезосферу, іоносферу (термосферу) і екзосферу.
Основна маса повітря в атмосфері (до 80%) перебуває в нижньому, приземному шарі - тропосфері. Товщина тропосфери в середньому 11 - 12 км: 8 - 10 км - над полюсами, 16 - 18 км - над екватором. При видаленні від поверхні Землі в тропосфері відбувається зниження температури на 6'З на 1 км (мал. 8). На висоті 18 - 20 км плавне зменшення температури припиняється, вона залишається майже постійної: - 60...- 70'С. Ця ділянка атмосфери називається тропопаузою. Наступний шар - стратосфера - займає висоту 20 - 50 км від земної поверхні. У ній зосереджена інша (20%) частина повітря. Тут температура підвищується при видаленні від поверхні Землі на 1 - 2'З на 1 км і в стратопаузі на висоті 50 - 55 км доходить до 0'С. Далі на висоті 55- 80 км розташована мезосфера. При видаленні від Землі температура знижується на 2 - 3'З на 1 км, і на висоті 80 км, у мезопаузі, вона досягає - 75...- 90'С. Термосфера й екзосфера, що займають висоти відповідно 80 - 1000 і 1000 - 2000 км, являють собою найбільш розріджені частини атмосфери. Тут зустрічаються лише окремі молекули, атоми й іони газів, щільність яких у мільйони разів менше, ніж у поверхні Землі. Сліди газів виявлені до висоти 10 - 20 тис. км.
Товщина повітряної оболонки порівняно невелика при зіставленні з космічними відстанями: вона становить одного четверту радіуса Землі й одну домський частину відстані від Землі до Сонця. Щільність атмосфери на рівні моря дорівнює 0,001 г/см~, тобто в тисячу разів менше щільності води.
Між атмосферою, земною поверхнею й іншими сферами Землі відбувається постійний обмін теплом, вологою й газами, що разом із циркуляцією повітряних мас в атмосфері впливає на основні клІматообразуючі процеси. Атмосфера захищає живі організми від потужного потоку космічного випромінювання. Щомиті на верхні шари атмосфери обрушується потік космічних променів: гама, рентгенівські, ультрафіолетові, видимі, інфрачервоні. Якби всі вони досягали земної поверхні, то протягом декількох митей знищили б все живе.
Найважливіше захисне значення має озоновий екран. Він розташований у стратосфері на висоті від 20 до 50 км від поверхні Землі. Загальна кількість озону (Оз) в атмосфері оцінюється в 3,3 млрд. т. Потужність цього шару порівняно невелика: сумарно вона становить 2 мм на екваторі й 4 мм у полюсів при нормальних умовах. Максимальна концентрація озону - 8 частин на мільйон частин повітря - перебуває на висоті 20 - 25 км.
Основне значення озонового екрана полягає в тому, що він захищає живі організми від твердого ультрафіолетового випромінювання. Частина його енергії витрачається на реакцію: SО2 <> S0з. Озоновий екран поглинає ультрафіолетові промені з довжиною хвилі близько 290 нм і менш, тому до земної поверхні доходять ультрафіолетові промені, корисні для вищих тварин і людини й згубні для мікроорганізмів. Руйнування озонового шару, замічене на початку 1980-х рр., пояснюють застосуванням фреонів у холодильних установках і викидом в атмосферу аерозолів, застосовуваних у побуті. Викиди фреонів у світі тоді досягали 1,4 млн. т у рік, а внесок окремих країн у забруднення атмосфери фреонами становив: 35% - США, по 10% - Японія й Росія, 40% - країни ЄЕС, 5% - інші країни. Погоджені міри дозволили скоротити надходження фреонів в атмосферу. Руйнівний вплив на озоновий шар роблять польоти надзвукових літаків і космічних апаратів.
Атмосфера захищає Землю від численних метеоритів. Щомиті в атмосферу попадає до 200 млн. метеоритів, доступних для спостереження неозброєним оком, але вони згоряють в атмосфері. Сповільнюють свій рух в атмосфері дрібні частки космічного пилу. Щодоби на Землю опускається близько 10" дрібних метеоритів. Це приводить до збільшення маси Землі на 1 тис. т. у рік. Атмосфера є теплоізоляційним фільтром. Без атмосфери перепад температур на Землі в добу досягав би 200'З (від 100'Із днем до - 100'З ніччю).
БАЛАНС ГАЗІВ В АТМОСФЕРІ
Найбільше значення для всіх живих організмів має відносно постійна сполука атмосферного повітря в тропосфері. Баланс газів в атмосфері підтримується за рахунок постійно, що йдуть процесів, використання їхніми живими організмами й надходження газів в атмосферу. Азот виділяється при потужних геологічних процесах (виверженнях вулканів, землетрусах), при розкладанні органічних сполук. Вилучення азоту з повітря відбувається за рахунок діяльності клубенькових бактерій.
Однак в останні роки відбувається зміна балансу азоту в атмосфері за рахунок господарської діяльності людей. Помітно збільшилося зв'язування азоту при виробництві азотних добрив. Припускають, що об'єм промислової фіксації азоту найближчим часом значно зросте й перевищить його надходження в атмосферу. Згідно із прогнозами виробництво азотних добрив подвоюється кожні 6 років. Эго забезпечує зростаючі потреби сільського господарства в азотних добривах. Однак невирішеним залишається питання компенсації вилучення азоту з атмосферного повітря. У той же час через величезну загальну кількість азоту в атмосфері ця проблема не настільки серйозна, як баланс кисню й диоксида вуглецю.
Близько 3,5 - 4 млрд. років тому зміст кисню в атмосфері було в 1000 разів менше, ніж зараз, тому що не було основних продуцентів кисню - зелених рослин. Сучасне співвідношення кисню й диоксида вуглецю підтримується життєдіяльністю живих організмів. У результаті фотосинтезу зелені рослини споживають диоксид вуглецю й виділяють киснуло- рід. Він використовується для подиху всіма живими організмами. Природні процеси споживання З3 і ОБ2 і їхнє надходження в атмосферу добре збалансовані.
З розвитком промисловості й транспорту кисень використовується на процеси горіння все в зростаючих розмірах. Наприклад, за один трансатлантичний рейс реактивний літак спалює 35 т кисню. Легковий автомобіль за 1,5 тис. км пробігу витрачає добову норму кисню однієї людини (у середньому людина споживає в добу 500 л кисню, пропускаючи через легені 12 т повітря). По підрахунках фахівців, на згоряння різноманітних видів палива зараз потрібно від 10 до 25% кисню, виробленого зеленими рослинами. Зменшується надходження кисню в атмосферу через скорочення площ лісів, саван, степів і збільшення пустельних територій, росту міст, транспортних магістралей. Скорочується число продуцентів кисню серед водяних рослин через забруднення рік, озер, морів і океанів. Думають, що в найближчі 150 - 180 років кількість кисню в атмосфері скоротиться на третину в порівнянні із сучасним його змістом.
Використання запасів кисню збільшується одночасно з еквівалентним ростом виділення диоксида вуглецю в атмосферу. По даним ООН, за останні 100 років кількість СО~ в атмосфері Землі збільшилося на 10 - 15%. Якщо намічена тенденція збережеться, то в третім тисячоріччі кількість СО~ в атмосфері може зрости на 25%, тобто з 0,0324 до 0,04% об'єму сухого атмосферного повітря. Деяке збільшення диоксида вуглецю в атмосфері позначається позитивно на продуктивності сільськогосподарських рослин. Так, при насиченні повітря теплиць вуглекислим газом урожайність овочів підвищується за рахунок інтенсифікації процесу фотосинтезу. Однак зі збільшенням COz в атмосфері виникають складні глобальні проблеми, які будуть розглянуті нижче.
Атмосфера є одним з основних метеорологічних і кліматообразуючих факторів. Кліматообразуюча система містить у собі атмосферу, океан, поверхню суши, кріосферу й біосферу. Рухливість і інерційні характеристики тридцятилітніх різні, вони мають різний час реакції на зовнішні збурювання в суміжних системах. Так, для атмосфери й поверхні суши час відповідної реакції становить кілька тижнів або місяців. З атмосферою зв'язані циркуляційні процеси переносу вологи й тепла, циклонічна діяльність.
ПРИРОДНЕ Й ШТУЧНЕ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
Джерела забруднення атмосфери можуть бути природними й штучними. Природні джерела забруднення атмосфери — виверження вулканів, лісові пожежі, курні бури, процеси вивітрювання, розкладання органічних речовин. До штучного (антропогенним) джерелам забруднення атмосфери ставляться промислові й теплоенергетичні підприємства, транспорт, системи опалення жител, сільське господарство, побутові відходи.
Природні джерела забруднення атмосфери являють собою такі грізні явища природи, як виверження вулканів і курні бури. Звичайно вони мають катастрофічний характер. При виверженні вулканів в атмосферу викидається величезна кількість газів, пар води, твердих часток, попелу й пилу. Після загасання вулканічної діяльності загальний баланс газів в атмосфері поступово відновлюється. Так, у результаті виверження вулкана Кракатау в 1883 р. в атмосферу було викинуто близько 150 млрд. т пилу й попелу. Дрібні пилові частки трималися у верхніх шарах атмосфери протягом декількох років. «Над Кракатау піднялася чорна хмара висотою близько 27 км. Вибухи тривали всю ніч і були чутні на відстані 160 км від вулкана. Гази, пари, уламки, пісок і пил піднялися на висоту 70 - 80 км і розсіялися на площі понад 827000 км'» (Влодавец, 1973).
При виверженнях вулкана Катмай на Алясці в 1912 р. було викинуто в повітря близько 20 млрд. т. пилу, що довго трималася в атмосфері. Виверження вулкана Пинатубо на Філіппінах в 1991 р. супроводжувалося викидами в атмосферне повітря диоксида сірки. Його кількість склала більше 20 млн. т. При виверженні вулканів відбувається теплове забруднення атмосфери, тому що в повітря викидаються сильно нагріті речовини. Температура їх, у тому числі пар і газів, така, що вони спалюють усе на своєму шляху.
Істотно забруднюють атмосферу великі лісові пожежі. Найчастіше вони виникають у посушливі роки. У Росії найнебезпечніші лісові пожежі в Сибіру, на Далекому Сході, на Уралі, у Республіці Комі. У середньому за рік площа, пройдена пожежами, становить близько 700 тис. га. У посушливі роки, наприклад, в 1915 р. вона досягла 1 - 1,5 млн. га. Дим від лісових пожеж поширюється на величезні площі - близько 6 млн. км. Пам'ятним для жителів Підмосков'я залишається літо 1972 р., коли повітря протягом усього літа був сизим від диму пожеж, видимість на дорогах не перевищувала 20 - 30 м. Горіли ліс і торфовища. Прямий збиток від лісових пожеж у середньому становить 200 - 250 млн. дол.
У середньому за рік згоряє й ушкоджується на корені до 20-25 млн. м3
деревини.
Курні бури виникають у зв'язку з переносом сильним вітром піднятих із земної поверхні дрібних часток ґрунту. Сильні вітри - смерчі й урагани - піднімають у повітря й великі уламки гірських порід, але вони не тримаються довго в повітрі. При сильних бурах в атмосферне повітря піднімається до 50 млн. т пилу. Причинами курних бур є посуха, суховії; провокують їхня інтенсивна оранка, випас худоби, відомість лісів і чагарників. Найбільш часті курні бури в степових, напівпустельних і пустельних районах. У Росії катастрофічні курні бури спостерігалися в 1928-м, 1960-м, 1969-м, рр.
Катастрофічні явища, пов'язані з виверженням вулканів, лісовими пожежами й курними бурами, приводять до виникнення світлозахисного екрана навколо Землі, що трохи змінює тепловий баланс планети. У цілому ці явища мають помітний, але локальний ефект відносно забруднення атмосфери. І зовсім незначний місцевий характер носить забруднення атмосферного повітря, пов'язане з вивітрюванням і розкладанням органічних речовин Штучні джерела забруднення найнебезпечніші для атмосфери. По агрегатному стані всі забруднюючі речовини антропогенного походження підрозділяються на тверд рідкі й газоподібні, причому останні становлять близько 90% [від загальної маси забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу, (мал. 9).
Проблема забруднення повітря не нова. Більше двох сторіч серйозні побоювання викликає забруднення повітря у великих промислових центрах багатьох європейських країн. Однак тривалий час ці забруднення мали локальний характер. Дим і кіптява забруднювали порівняно невеликі ділянки атмосфери й легко розбавлялися масою чистого повітря в той час, коли заводів і фабрик було небагато. Швидкий ріст промисловості й транспорту в XX в. привів до того, що така кількість викинутих у повітря речовин не може більше розсіюватися. Їхня концентрація збільшується, що спричиняє небезпечні й навіть фатальні наслідки для біосфери.
Забруднення атмосферного повітря в промислових містах і міських агломераціях значно вище, ніж на прилягаючих територіях. Так, по даним американських учених, концентрація різних речовин у містах у такий спосіб ставиться до середнього (фоновим) показникам цих речовин у тропосфері (у частинах на млн. частин): SOз - 0, 3/0, 0002-0, 0004; NO2 - 0, 05/0, 001-0, 003;
Оз- під час смогів - до 0, 5/0, 01-0, 03; З - 4/0, 1; NНз - 2/1-1,5;
пил (у мкг/м3
) - 100/1 -30.
В 1970 р. у містах США було викинуто в повітря (у млн. т): пилу — 26,2; SOД — 34,1; NOД — 22,8; З — 149; НС — 34,9. На 1 км' у Нью-Йорку щомісяця випадає 17 т сажі, у Токіо — 34 т.
Особливе місце серед джерел забруднення атмосфери займає хімічна промисловість. Вона поставляє диоксид сірки (SO2), сірководень (H2S), оксиди азоту (NO, NO2), вуглеводні (СxНy) галогени (F2, Сl2) і ін. Для хімічної промисловості характерна висока концентрація підприємств, що створює підвищене забруднення навколишнього середовища. Речовини, виділювані в атмосферу, можуть вступати в хімічні реакції один з одним, образуя высокотоксичные сполуки. Разом з туманом і деякими іншими природними явищами в місцях підвищеної концентрації хімічних речовин виникає фотохімічний смог. Часто при цьому концентрації озону в багато разів перевершують його нормальний рівень у повітрі в поверхні Землі, що небезпечно для життя рослин, тварин і людину.
З кожним роком зростає роль автомобільного транспорту в забрудненні атмосфери вихлопними газами. У США на частку автотранспорту доводиться 60% загалом, забрудненні атмосфери. З вихлопними газами в повітря надходять чадний газ, оксиди азоту, вуглеводні, свинець і його сполуки. Надходження свинцю і його сполук у повітря пов'язане з тим, що до дизельного палива й бензину для зниження детонації й підвищення КПД двигунів внутрішнього згоряння додають тетраэтилсвинец [ТЕС - РЬ(С~Н~)4]. У результаті при згорянні 1 л такого бензину в повітря попадає 200 - 400 мг свинцю. З початку 30-х рр., коли в паливо автотранспорту стали додавати ТЕС, авіаційні, автомобільні, суднові й тепловозні двигуни стали викидати свинець в усі зростаючій кількості. На 70 - 80% він складається із часток менш 1 напівтемний. Відомо, що міське повітря містить свинцю в 20 разів більше, ніж сільський, і в 2000 разів більше, ніж морський.
Підвищення концентрації іонів свинцю в крові людини до 0,80 частий/млн викликає важке свинцеве отруєння: анемію, головний і м'язовий біль, втрату свідомості. Середній рівень свинцю в крові американців - 0,25, у працівників бензозаправних станцій - до 0,34 - 0,40. Найбільш висока концентрація свинцю (0,40 - 0,60 частий/млн.) виявляється в крові дітей, що грають на бруківці в міських кварталах, тому що вихлопні гази важче повітря й скапливаются в його приземному шарі, яким дихають діти (Бондарев, 1976). Висока концентрація вихлопних газів поблизу транспортних магістралей негативно позначається на рослинах, викликаючи пожовтіння листів і ранній листопад, а в остаточному підсумку їхня загибель.
Серйозні наслідки має забруднення повітря хлорфторметанами, або фреонами. Із широким використанням фреонів у холодильних установках, у виробництві аерозольних балонів зв'язана їхня поява на більших висотах, у стратосфері й мезосфері. Висловлюються побоювання щодо можливої взаємодії озону з галогенами, які виділяються із фреонів під дією ультрафіолетового випромінювання (мал. 10). За даними фахівців, зменшення шару озонового екрана тільки на 7 - 12% 10-кратно збільшить (у помірних широтах) інтенсивність ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі 297 нм, а у зв'язку із цим у кілька разів зростає число людей, що занедужали раком шкіри. Зменшенню шару озонового екрана сприяють гази, виділювані турбореактивними літаками, польоти ракет, різноманітні експерименти, проведені в атмосфері: винос у стратосферу мідної підмножини, голок, кристалів NaC1 і ін.
В атмосферу Зем
Промьпиленность Росіївикидає в атмосферу в середньому 19,5 млн. т забруднюючих речовин за рік. По ступені токсичності викидів в атмосферу галузі промисловості можна розташувати в такий спосіб: кольорова металургія, хімічна, нафтохімічна, чорна металургія, деревообробна й целюлозно-паперова.
На один жителя Росії доводиться близько 342 кг викидів в атмосферу в рік. В 84 містах Росії забруднення повітря більш ніж в 10 разів перевищує ПДК. З 148 млн. росіян 109 млн. проживають у несприятливих екологічних умовах з погляду забруднення атмосферного повітря, у тому числі 60 млн. чоловік при постійному перевищенні ПДК токсичних речовин у повітрі. У зв'язку із цим зростає число людей, особливо дітей, що страждають від респіраторних захворювань, від хвороб органів кровообігу, алергії, бронхіальної астми й ін.
Збільшення кількості диоксида сірки в повітрі пагубне для лісових масивів; площа ушкоджених лісів з роками зростає: 1000 га (1860), 150 тис. га (1906), 50 млн. га (1994).
Одне з найнебезпечніших джерел забруднення атмосфери являє собою автомобільний транспорт. В 1900 р. у світі було 11 тис. автомобілів, в 1950 р. — 48 млн., в 1970 р. — 181 млн., в 1982 р. — 330 млн., у цей час — близько 500 млн. автомобілів. Вони спалюють сотні мільйонів тонн невозобновимих запасів нафтопродуктів. Зокрема, тільки в Західній Європі автомобілі (із двигуном внутрішнього згоряння) споживають близько 45% всієї витрачатися нафті, що. Підраховано, що один автомобіль за рік викидає в атмосферу 600 — 800 кг оксиду вуглецю, близько 200 кг незгорілих вуглеводнів і близько 40 кг оксидів азоту. У відпрацьованих газах автомобілів утримується близько 280 шкідливих компонентів, деякі з них мають канцерогенні властивості. Автомобільний транспорт стає одним з основних джерел забруднення навколишнього середовища. У ряді закордонних країн (Франція, США, Німеччина) автомобільний транспорт дає більше 50 — 60% усього забруднення атмосфери.
У Росії кількість викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря від транспорту становить 16,5 млн. т у рік (близько 47% від загальної кількості викидів), у тому числі від автотранспорту 13,5 млн. т (близько 82% від загальної кількості викидів). У ряді регіонів на частку транспорту доводиться більше половини викидів: Приморський край - 55%, Тверська область - 63%; Пензенська
область - 70%. У Ростовській області налічується 650 тис. автомобілів, причому тільки в 1995 р. їхня кількість збільшилася на 75 тис. В атмосферу області в 1995 р. автотранспортом було викинуто 543 тис. т шкідливих речовин (61% від загального об'єму викидів).
Структура викидів автотранспорту в Росії: 84% — по З, 33% — по оксидах азоту, 73% — по вуглеводнях і т.д. практично не відрізняється від структури викидів автотранспорту інших країн. Зокрема, в 1995 р. у Франції викиди автотранспорту в атмосферу склали: 90% — по З, 75% — по оксидах азоту, 1/3— по летучих органічних сполуках і твердих частках.
Особливо великий «внесок» автотранспорту в забруднення повітряного басейну великих міст. Так, у Москві він становить більше 75% викидів. У ряді міст частка викидів автотранспорту на тлі зниження викидів від промислових підприємств ще вище: Батайск - 86%, Ростову-на-Дону - 88%, Азові 39%. Визначальна частка викидів доводиться на вантажні автомобілі й легкові індивідуального користування.
Радіоактивне забруднення атмосфери. Радіоактивні речовини ставляться до особливо небезпечного для людей, тварин і рослин. Джерела радіоактивного забруднення в основному техногенного походження. Це експериментальні вибухи атомних, водневих і нейтронних бомб, різні виробництва, пов'язані з виготовленням термоядерної зброї, атомні реактори й електростанції; підприємства, де використовуються радіоактивні речовини; станції по дезактивації радіоактивних відходів; сховища відходів атомних підприємств і установок; аварії або витоки на підприємствах, де виробляється й використовується ядерне паливо. Природні джерела радіоактивного забруднення в основному пов'язані з виходом на поверхню уранових руд і гірських порід, що мають підвищену природну радіоактивність (граніти, гранодиорити, пегматити).
Більшу небезпеку для людей, рослин і тварин представляють випробування ядерної зброї, аварії й витоки на підприємствах, де використовується ядерне паливо.
Радіоактивне забруднення атмосфери надзвичайно небезпечно, тому що радіонукліди з повітрям попадають в організм і вражають життєво важливі органи людини. Його вплив позначається не тільки на нині живучих поколіннях, але й на їхніх нащадках через появу численних мутацій. Не існує такої малої дози іонізуючого випромінювання, що була б безпечна для людини, рослин і тварин. Навіть у районах помірного радіоактивного забруднення збільшується число людей, що занедужали лейкозами.
У цей час радіоактивне забруднення атмосферного повітря над територією Росії визначається глобальним підвищеним радіаційним тлом, що був створений у результаті раніше ядерних випробувань, що проводилися, радіоактивним забрудненням після катастрофічних аварій, що сталися в 1957 р. на військовому виробничому об'єднанні (ПО) «Маяк» і в 1986 р. на Чорнобильської АЕС. У результаті аварії на ПО «Маяк» відбувся витік радіоактивних відходів, що скидаються й зберігалися в «безстічному» озері. В 1957 р. радіоактивне тло озера становив 120 млн. кюрі, що в 24 рази більше, ніж тло зруйнованого реактора Чорнобильської АЕС. Після аварії на ПО «Маяк» радіоактивними речовинами була забруднена площа 23 тис. км. Забруднення атмосфери також відбулося в результаті переносу вітром радіоактивного пилу з берегів і із дна озера, що оголилося після посухи.
Різного роду витоку й неконтрольовані викиди на підприємствах трохи змінюють радіологічну обстановку й носять звичайно локальний характер.
Зміст радіонуклідів в атмосферному повітрі над територією Росії в 1992 - 1998 р. практично не мінялося, становило: р 18,9-20,4 10-~ Бк/м', цезій 0,05 - 0,11 10-~ Бк/м~, стронцій 1,29 - 2,5 10-~ Бк/мз і т.д.
До зон радіоактивного забруднення віднесено 14 суб'єктів Російської Федерації: Білгородська, Брянська, Воронезька, Калузька, Курська, Ленінградська, Липецька, Орловська, Пензенська, Рязанська, Тамбовська, Тульська, Уляновська області, Республіка Мордовія.
Найбільше забруднення атмосфери відбувається при вибухах термоядерних пристроїв. ізотопи, Що Утворяться при цьому, стають джерелом радіоактивного розпаду протягом тривалого часу. Найнебезпечніші ізотопи стронцію-90 (період напіврозпаду 25 років) і цезію-137 (період напіврозпаду 33 року).
Радіоактивні речовини поширюються не тільки повітряним шляхом. У міграції радіоактивних елементів більшу роль грають ланцюга харчування: з води ці елементи поглинаються планктонами, що служить їжею для риб, вони, у свою чергу, поїдаються хижими рибами, рыбоядными птахами й звірами (див. мал. 16).
Радіоактивне випромінювання небезпечно для людини, викликає в нього променеву хворобу з ушкодженням генетичного апарата кліток. Це веде до появи в людей злоякісних пухлин, спадкоємних захворювань і каліцтв у потомства.
НАСЛІДКИ ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ
Забруднення повітря впливає на організм людини, тварин і рослинність, завдає шкоди народному господарству, викликає глибокі зміни в біосфері.
Вплив забрудненого повітря на людину може бути як прямим, так і непрямим. Прямий вплив виражається в тім, що забруднювачі у вигляді газів і пилу попадають разом із вдихуваним повітрям в організм і роблять на нього безпосередня дія, викликаючи отруєння й різного роду захворювання. Серед сполук сірки найбільш токсичний для людського організму її диоксид (SOz). При збільшенні концентрації диоксида сірки в навколишнім повітрі підвищується ймовірність серцево-судинних і легеневих захворювань. Бронхіальна астма - найбільш часте захворювання, пов'язане з підвищеним змістом у повітрі диоксида сірки. У районах з його підвищеною концентрацією встановлена підвищена смертність від бронхітів.
Чадний газ (З), з'єднуючись із гемоглобіном крові, викликає отруєння організму, малі його концентрації сприяють відкладенню ліпідів на стінках кровоносних посудин, погіршуючи їхню провідність. Оксиди азоту (NO, NO2) негативно впливають на епітелій органів подиху, викликають набряки. При тривалому впливі цих забруднювачів на людський організм порушується функціонування центральної нервової системи. Негативно діють на нервову систему й сполуки свинцю. Проникаючи через шкіру й накопичуючись у крові, свинець знижує активність ферментів, що беруть участь у насиченні крові киснем. Це, у свою чергу, порушує хід обмінних процесів, необхідних для нормальної життєдіяльності.
Перелік шкідливих речовин, що з'являються в атмосферному повітрі, яким ми дихаємо, і їхній негативний вплив на здоров'я людей можна було б продовжити. Однак сказаного вище досить, щоб зрозуміти, що антропогенне забруднення атмосфери зовсім не необразливо для людини. Це жадає від кожного з нас громадянської відповідальності по дотриманню правил, що сприяють охороні атмосфери.
До прямого впливу на організм людини варто віднести вплив повітря, насиченого пилом різноманітного походження — частками гірських порід, ґрунту, сажі, золи. Загальна кількість пилу, що щорічно надходить в атмосферу, оцінюється в 2 млрд. т, з них антропогенні аерозолі становлять 10 - 20%.
При тривалому вдиханні запиленого повітря в людей і свійських тварина виникає хвороба, що одержала назву курна пневмонія.
Забруднення повітря може робити шкідливий непрямий вплив. Зі збільшенням запиленності атмосфери над великими містами знижується пряма сонячна радіація, у їхніх центрах сонячна сумарна радіація на 20 — 50% нижче, ніж у пригородах. Істотно зменшується надходження ультрафіолетових променів, тому в повітрі збільшується кількість хвороботворних бактерій. У запиленому повітрі різко зростає число ядер конденсації води. У результаті мрячних і хмарних днів у великих містах буває в кілька разів більше, ніж за їхніми межами.
Забруднення атмосфери негативно позначається на рослинності міст і їхніх околиць. Особливо велика шкода рослинам приносять присутність у повітрі диоксида сірки, фтору, хлору, їхніх сполук, інших окислювачів, чадного газу й ін. Промислові гази впливають на асимілюючий апарат зелених рослин. Вони руйнують цитоплазму й хлоропласти в клітках листів, гнітять діяльність устячок, в 1,5 — 2 рази знижуючи інтенсивність транспірації, фотосинтезу, руйнують кореневу систему. Особливо піддані шкідливому впливу забруднювачів атмосфери хвойні дерева: сосна, ялина, ялиця, кедр. Вони першими гинуть від забруднення атмосфери поблизу великих промислових районів. Негативний вплив на рослини роблять викиди підприємств кольорової металургії й по виробництву кислот. На околицях заводів, що роблять сірчану кислоту й алюміній, гинуть сади й виноградники; поблизу цементних заводів гинуть плодові дерева й чагарники; біля свинцево-цинкових комбінатів гинуть посіви й т.д.
Забруднення повітря супроводжується утворенням стійких аномалій забруднювачів у воді, ґрунтах, рослинах. Параметри таких вогнищ забруднення різні. У Канаді навколо металургійного комплексу Садбери, у повітряних викидах якого втримується диоксид сірки, на площі 60 км знищена вся рослинність. Токсичні газопилеві викиди промислових підприємств центральної частини Великобританії, Рурського басейну й деяких інших районів Центральної Європи досягають Скандинавських країн. Кислотні дощі викликають, особливо в південній частині Норвегії, деградацію лісової рослинності на великих територіях, а останнім часом і загибель риб у багатьох озерах. У нашій країні потужний гнітючий вплив на рослинність робить Норильський металургійний комбінат.
На околицях хімічних заводів зникають багато видів тварин, а концентрація отруйних речовин у тілі тварини перевищує їхню концентрацію в навколишнім повітрі в десятки разів.
ЗАХОДИ ДЛЯ OXОPОHИ АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ
Основні шляхи зниження й повної ліквідації забруднення атмосфери наступні: розробка й впровадження очисних фільтрів, застосування екологічно безпечних джерел енергії, безвідхідної технології виробництва, боротьба з вихлопними газами автомобілів, озеленення.
Очисні фільтри є основним засобом боротьби із промисловим забрудненням атмосфери. Очищення викидів в атмосферу здійснюються шляхом пропущення їх через різні фільтри (механічні, електричні, магнітні, звукові й ін.), воду й хімічно активні рідини. Всі вони призначені для вловлювання пилу, пар і газів.
Ефективність роботи очисних споруджень різна й залежить як від фізико-хімічних властивостей забруднювачів, так і від досконалості застосовуваних методів і апаратів. При грубому очищенні викидів усувається від 70 до 84% забруднювачів, середньому очищенню - до 95 - 98% і тонкої - 99% і вище.
Очищення промислових відходів не тільки охороняє атмосферу від забруднень, але й дає додаткова сировина й при - минулому підприємствам. Уловлювання сірки з газових відходів Магнітогорського комбінату забезпечує санітарне очищення й получение додатково багатьох тисяч тонн дешевої сірчаної кислоти. На Ангарськом цементному заводі очисними спорудження - мі вловлюється до 98% викидів цементного пилу, а фільтрами одного алюмінієвого заводу - 98% раніше, що губився фтору, що дає 300 тис. доларів прибутку в рік.
Вирішити проблему охорони атмосфери тільки за допомогою очисних споруджень неможливо. Необхідне застосування комплексу заходів, і насамперед впровадження безвідхідних технологій.
Безвідхідна технологія ефективна в тому випадку, якщо вона будується за аналогією із процесами, що відбуваються в біосфері: відходи однієї ланки в екосистемі використовуються іншими ланками. Циклічне безвідхідне виробництво, порівнянне із циклічними процесами в біосфері, - це майбутнє промисловості, ідеальний шлях збереження чистоти навколишнього середовища.
Один зі способів запобігання атмосфери від забруднення— перехід на використання нових екологічно безпечних джерел енергії. Наприклад, будівництво станцій, що використовують енергію припливів і відливів, використання геліоустановок і вітряних двигунів. В 1980-е рр. перспективним джерелом енергії вважалися атомні електростанції (АЕС). Після Чорнобильської катастрофи число прихильників більше широкого використання атомної енергії зменшилося. Ця аварія показала, що атомні джерела енергії вимагають підвищеної уваги до систем їхньої безпеки. Альтернативним джерелом енергії академік А.Л. Яншин, наприклад, уважає газ, якого в Росії в перспективі можна добувати близько 300 трлн мз/рік.
Як приватні рішення захисту повітря від вихлопних га - заклик автомобілів можна вказати на установку фільтрів і пристроїв, що допалюють, заміну добавок, що містять свинець, організацію руху транспорту, що зменшить і виключить часту зміну режимів роботи двигунів (дорожні розв'язки, розширення дорожнього полотна, будівництво переходів і т.д.). Кардинально проблема може бути вирішена при заміні двигунів внутрішнього згоряння на електричні. Для зменшення токсичних речовин у вихлопних газах автомобілів пропонується заміна бензину іншими видами пального, наприклад сумішшю різних спиртів. Перспективні газобалонні автомобілі. Озеленення міст і промислових центрів: зелені насадження за рахунок фотосинтезу звільняють повітря від диоксида вуглецю й збагачують його киснем. На листах дерев і чагарників осідає до 72% зважених часток пилу й до 60% диоксида сірки. Тому в парках, скверах і садах у повітрі втримується пилу в десятки разів менше, ніж на відкритих вулицях і площах. Багато видів дерев і чагарників виділяють фитонциды, що вбивають бактерії. Зелені насадження значною мірою регулюють мікроклімат міста, «гасять» міський шум, що приносить величезна шкода здоров'ю людей. Для підтримки чистоти повітря велике значення має панірування міста. Фабрики й заводи, транспортні магістралі повинні відділятися від житлових кварталів буферною зоною, складаючись із зелених насаджень. Необхідно враховувати напрямок основних вітрів (троянду вітрів), рельєф місцевості й наявність водойм, розташовувати житлові квартали з підвітряної сторони й на піднесених ділянках. Промислові зони краще розміщати вдалині від житлових кварталів або за межами міста.
Правова охорона атмосфери — реалізація конституційних прав населення й норм в екологічній сфері привела до істотного розширення бази законодавчого регулювання в області охорони атмосферного повітря. Основними законодавчими й іншими нормативними правовими актами, що регламентують питання природоохоронної діяльності, служать наступні.
· Повітряний кодекс Російської Федерації (19 березня 1997 р.). 3 ньому особливі вимоги пред'являються до стану польотної техніки, регулюванню роботи двигунів для зниження забруднення атмосфери.
· Федеральний закон «Про знищення хімічної зброї»» (2 травня 1997 р.) установлює правові основи проведення комплексу робіт із забезпечення захисту навколишнього середовища.
· Кримінальний кодекс (січень 1997 р.) має ряд статей, що стосуються атомної промисловості, містить визначення «екологічні злочини».
· Федеральний закон «Про радіаційну безпеку населення» (9 січня 1996р.). З метою його реалізації Правительством РФ був прийнятий ряд постанов, які стосуються права розміщення радіоактивних речовин і радіоактивних відходів, їхнього зберігання й перевезення.
· Федеральний закон «Про використання атомної енергії» (21 листопада 1995 р.; у лютому 1997 р. були внесені зміни й доповнення).
· У Госкомэкологии Росії розглянуте й затверджено кілька нормативно-правових документів, що стосується охорони атмосфери, зокрема за методикою розрахунку викидів в атмосфера забруднюючих речовин.
· ДЕРЖСТАНДАРТ (1986) «Охорона природи. Атмосфера. Норми й методи визначення викидів шкідливих речовин з газами, що відробили, дизелів, тракторів і самохідних сільськогосподарських машин».
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
Боголюбов С.А. Захист екологічних прав: Посібник для громадян і громадських організацій. - М., 1996.
Повітряний кодекс. - М., 1997.
Закон Російської Федерації «Про охорону навколишнього середовища» (1991). Кюнцель Д. Організм людини. - Берлін, 1988.
Малахів В.М., Сенин В.Н. Теплове забруднення навколишнього середовища промисловими підприємствами // Серія «Екологія». - М., 1996.