Общие понятия
Атмосферный воздух
– это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции Земли.
Толщина воздушной оболочки, окружающей земной шар, не меньше 1000 км – почти в четверть земного радиуса. Масса этой оболочки составляет примерно 5*1015
т.
Непосредственно к земной поверхности примыкает тропосфера
. Она простирается до высоты 8-10 км над полюсами и 18 км – над экватором. В этом слое идёт непрерывное перемешивание воздуха, что приводит к понижению температуры по мере приближения к Земле примерно по 6,5 °С на каждый километр. В тропосфере сконцентрировано 75 % всей массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию облаков.
Выше тропосферы примерно на 50 км простирается стратосфера
. Для неё характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры (-56°С) до высоты примерно 25 км. Выше температура начинает повышаться в среднем на 0,6 °С на каждые 100 метров и на уровне 45-54 км достигает 0 °С.
Состав воздуха (в процентах по объёму):
Азот (N) – 78%
Кислород (O2
) – 21%
Аргон (Ar) – 0,9%
Углекислый газ (CO2
) – 0,03%
Неон (Ne)
Гелий (He) в очень
Криптон (Kr) малых
Водород (H2
) количествах
Ксенон (Xe)
В атмосфере всегда присутствует водяной пар, количество которого непостоянно и колеблется от 0 до 4 % по объёму. Кроме того, в воздухе обычно содержатся различные примеси.
Значение атмосферы
Человек ежегодно потребляет 12-15 кг воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100 литров, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 дней, без воздуха – 5 минут. Воздух необходим всему живому на Земле.
Атмосфера оберегает человечество от многочисленных опасностей из космоса. Метеориты под влиянием земного притяжения с огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются там в результате силы трения о воздух и на высоте около 60-70 км по большей части сгорают.
Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы Земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря ей на Земле не бывает резких перепадов от морозов к жаре и обратно. Если бы Земля не была окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 °С: днём стояла бы сильная жара (выше 100 °С), а ночью – мороз (-100 °С). Была бы большая разница между зимними и летними температурами. Именно благодаря атмосфере средняя температура на Земле составляет приблизительно 15 °С.
Газовая оболочка спасает всё живущее на Земле от космических излучений – ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей – если бы они достигли земной поверхности, то всё живущее на Земле мгновенно бы исчезло. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают космические излучения.
Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создаёт то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придаёт нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нём, рассеивает главным образом лучи с короткой длиной волны, то есть фиолетовые, синие и голубые. По мере удаления от Земли, а следовательно, уменьшения плотности и загрязнения воздуха, цвет неба становится темнее, воздушная оболочка приобретает густо-синюю, а в стратосфере – черно-фиолетовую окраску.
Атмосфера является проводником звуков. Без неё на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.
Загрязнение атмосферы.
Атмосферный воздух загрязняется путём внесения в него или образования в нём загрязняющих веществ, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.
Загрязняющее вещество
– примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определённых концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты окружающей природной среды или наносящие ущерб материальным объектам.
Качество атмосферного воздуха
– совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.
Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха
– критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.
Экологический норматив качества атмосферного воздуха
– критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду.
Предельно допустимая (критическая) нагрузка
– показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может принести к вредному воздействию на неё.
Вредное (загрязняющее) вещество
– химическое или биологическое вещество (либо их смесь), содержащееся в атмосферном воздухе, которое в определённых концентрациях оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду.
Особенности загрязнения атмосферы городов связаны с высокой концентрацией промышленных предприятий на городской территории, при которой многократно увеличиваются не только объёмы выбросов на единицу территории, но и структура этих выбросов.
Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твёрдыми, жидкими или газообразными. Они могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду непосредственно, после химических превращений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами.
Газообразные и жидкие загрязняющие вещества могут различаться по химическому составу:
·Соединения серы неорганические
(серная кислота H2
SO4
, гидросульфид) и органические
(меркаптаны, диметилсульфид и др.);
·Соединения азота неорганические
(азотная кислота HNO3
, аммиак NH3
, нитриты) и органические
(амины, разбавители, растворитель и др.);
·Соединения галогенов неорганические
(фтор F, фтороводород HF, хлор Cl, бром Br и др.) и органические
(хлорированные углеводороды, например ДДТ, трихлорэтилен, хлороформ);
·Соединения углерода неорганические
(оксид углерода CO, диоксид углерода CO2
, углеводороды) и органические
(спирты, фенол, крезол, простые и сложные эфиры, альдегиды, бензол и его производные).
Загрязняющие вещества можно сгруппировать по принципу их действия: аллергены, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, канцерогены и мутагены.
При классификации твёрдых загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, применяются различные критерии. Одна из наиболее часто употребляемых классификаций – по содержанию вредных примесей:
·первая группа – пыль, содержащая токсичные компоненты, например, тяжёлые металлы и другие биологически активные токсичные вещества – мышьяк (As), бериллий (Be), фтор (F), германий (Ge), марганец (Mn), ртуть (Hg), цианиды, радиоактивные вещества;
·вторая группа – пыль без биологически активных токсичных компонентов – пыль с фракциями асбеста, каменноугольная пыль, пыль от агломерирования руды, переработки хлопка, джута, шерсти и др.
В атмосферной пыли можно обнаружить практически все химические элементы, хотя большинство из них присутствует в небольших количествах.
При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которого загрязняющие вещества сохраняются в ней.
Время пребывания загрязняющих веществ в атмосфере:
| Элемент или соединение | Среднее время пребывания в атмосфере |
| диоксид углерода (CO2
) |
5-10 лет |
| водород (H2
) |
4-8 лет |
| метан (CH4
) |
4-7 лет |
| оксид диазота (N2
O) |
2,5 -4 года |
| озон (O3
) |
0,3-2 года |
| оксид углерода (CO) | 0,2-0,5 лет |
| диоксид азота (NO2
) |
8-11 суток |
| вода (H2
O) |
10 суток |
| оксид азота (NO) | 9 суток |
| аммиак (NH3
) |
5-6 суток |
| ион аммония (NH4
+ ) |
6 суток |
| нитрат-ион (NO3
- ) |
5 суток |
| диоксид серы (SO2
) |
2-4 суток |
Антропогенные выбросы в атмосферу
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленность и автотранспорт. При этом в нашей стране на теплоэлектростанции (ТЭС) приходится 27% загрязнений, на предприятия чёрной и цветной металлургии – 24% и 10%, нефтехимии – 16%, строительных материалов – 8,1%. На долю энергетики приходится более 40% общих выбросов пыли, 70 % окислов серы и более 50% окислов азота. Из общего объёма загрязняющих веществ, попадающих в воздух, на долю автотранспорта приходится 13,3%, однако в крупных городах России эта цифра достигает 60-80%.
Энергетика
Советский Союз создал один из крупнейших в мире топливно-энегетических комплексов (ТЭК). Россия играла в нем решающую роль, поскольку – основные топливные ресурсы располагались на ее территории: на десятой части глобальной площади суши сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 12% нефти, 23% угля и 14% урана. ТЭК играет в российской экономике исключительно важную роль: его доля в промышленном производстве составляет около 30%, в экспорте почти 50%, а доля в налоговых доходах – более 40%. Экономический спад в России конца ХХ века отрицательно сказался на всех отраслях ТЭКа.
Будучи одним из самых важных в российской экономике, энергетический сектор в то же время является крупнейшим загрязнителем окружающей среды:
· предприятия ТЭКа выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ, электроэнергетика занимает 1ое место среди всех отраслей хозяйственного комплекса страны по объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников и до 70% общего объема парниковых газов.
· АЭС выбрасывает в атмосферу более 250 видов загрязнителей, как радиоактивных, так и химических;
· добывающие отрасли ТЭКа несут ответственность за 70% земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых;
· электроэнергетика потребляет две трети свежей воды, идущей на нужды промышленности, и 20% всего объема водопотребления в стране;
· в результате строительства гидроузлов большой мощности было затоплено 4,5 млн. га земли, по большей части плодородной сельскохозяйственной и покрытой лесами.
· по официальным данным, ежегодно на землю проливается около 7% добываемой нефти (17-20 млн. т), что помимо многомиллионных убытков наносит ни чем не сравнимый ущерб биоразнообразию уникальных северных ландшафтов в условиях вечной мерзлоты;
Теплоэлектроэнергетика
В среднем по отрасли структура выбросов выглядит следующим образом: пыль – 31 %, диоксид серы (SO2
) – 42 %, окислы азота – 23,5 %.
Оксиды серы и азота относятся к классическим «неканцерогенным» веществам. Но их влияние на окружающую среду и здоровье человека также значительно. На теплоэнергетику приходится около половины всех выбросов оксида азота. Оксиды азота более токсичны. Они способствуют образованию фотохимического смога, приводят к накоплению в приземном слое озона (O3
), усиливают парниковый эффект. Опасно и влияние оксида серы. В многочисленных исследованиях установлена связь между воздуха сернистым ангидридом и хроническими заболеваниями бронхитом, эмфиземой лёгких и астмой. Кроме того, диоксид серы (SO2
) вызывает коррозию металлов и ведёт к разрушению различных строительных материалов. Массовые выбросы диоксида серы (SO2
) являются причиной возникновения кислотных дождей, приводящих к гибели обитателей рек и озёр, поражению лесов, ухудшению свойств почв и другим неблагоприятным последствиям. Наконец, выбросы диоксида серы (SO2
) совместно с другими загрязнителями приводят к уменьшению видимости и интенсивности туманов, что влияет как на климат, так и на усиление накопления примесей в приземном слое воздуха.
Также при сжигании топлива в атмосферу поступают различные металлы. Так, доля энергетики суммарной антропогенной эмиссии элементов-примесей составляет (в процентах от общего поступления из всех антропогенных источников): ванадий (V) – 85 %, хром (Cr) – 15 %, кобальт (Co) – 98 %, никель (Ni) – 77 %, медь (Cu) – 32 %, цинк (Zn) – 10 %, мышьяк (As) – 6 %, селен (Se) – 50 %, кадмий (Cd) – 9 %, сурьма (Sb) – 80 %, ртуть (Hg) – 20 %. Особенно опасны выбросы V2
O5
и бериллия (Be) – веществ с высокой токсикологической опасностью. Хотя их выбросы незначительны, например, бериллия (Be) за год поступает более 3 тыс. т, что, однако, превышает его промышленное производство, равное приблизительно 500 т. Опасные концентрации бериллия (Be) имеются в углях Донецкого бассейна, Кузнецкого бассейна, Подмосковного бассейна, а угли Южно-Якутского бассейна и Забайкалья в этом отношении сравнительно безопасны.
Важнейшим глобальным аспектом воздействия тепловых станций является выброс парниковых газов. К парниковым газам относят диоксид углерода (CO2
), метан (CH4
), закись азота, гидрофтор-углероды, перфторуглероды и гексафторид серы. Их эмиссия может привести к глобальным изменениям климата, прежде всего, вызвать повышение среднегодовой температуры, в результате чего могут растаять огромные льды Антарктиды и Гренландии, что приведёт к поднятию уровня мирового океана и, следовательно, затоплению низменных территорий.
Особое внимание надо уделить таким продуктам недожога топлива, как канцерогенные вещества – пирен, перилен, антрацен, безатрацен и др. Они содержатся в нефти, каменноугольных смолах, в продуктах переработки углей и сланца. Для канцерогенных веществ не существует понятия предельно допустимая концентрация (ПДК), они опасны в любом количестве.
Особенно распространено такое специфическое вещество, как бензапирен. Его концентрация велика в области городов, размещённых вблизи крупнейших электростанций на угле (Канск и Назарово Красноярского края, Губаха Пермской области, Новочеркасск Ростовской области, Черемхово Иркутской области).
При использовании таких видов топлива, как уголь и мазут, образуется огромное количество выбросов и шлаков. Зола, представляющая собой летучий компонент, образующийся при сжигании топлива, также относится к числу вредных примесей. Она имеет сложный химический состав, при этом из оксидов в свободном состоянии в ней могут находиться только оксид кальция (CaO) и диоксид кремния (SiO2
). Последний из них является сильным канцерогеном и может вызвать рак лёгких. Кроме того, многочисленные золошлакоотвалы являются источником загрязнения подземных вод. Загрязнены подземные воды в районе Курска, Нижнего Новгорода и др.
Теплоэлектроэнергетика является отраслью промышленности, потребляющей огромное количество свежей воды: 77 % от общепромышленного объёма водопотребления. Большая часть вод расходуется на охлаждение различных агрегатов, в связи с чем теплоэлектростанции (ТЭС) являются источником теплового загрязнения. Выбросы больших объёмов тепла и влаги непосредственно в атмосферу приводят к увеличению влажности, облачности, количества осадков, туманов, гололёдов в радиусе до 3 км, особенно в осеннее-весенний период.
Во многих субъектах РФ в основным загрязнителям атмосферы отнесены предприятия теплоэлектроэнергетики. Так, в объёме выброса вредных веществ от этих источников загрязнения доля энергетических предприятий в Ростовской области составляет 65,8 %, Смоленской области – 63,2 %, Рязанской области – 59,4 %, Приморский край – 57,1 %, Тульская область – 54,1 %, Ивановская область – 50,8 %, Московская область – 45,7 %, Ставропольский край – 45,2 %, Бурятия – 44,5 %, Еврейский автономный округ – 43,6 %, Омская область – 42,2 %. Костромская область – 40,4 %. Как правило, здесь преобладают области из Центрального экономического района.
Атомная энергетика
В настоящее время в России действует 30 реакторов Атомных электростанций (АЭС) с установленной мощностью 22,2 ГВт. Воздействие самих АЭС на окружающую среду относительно невелико: в атмосферу попадает небольшое количество летучих веществ и аэрозолей – это тритий, радиоактивные изотопы ксенона (Xe), криптона (Kr), йода (J), осколки делении ядер, продукты активации. Газовые сбросы в атмосферу предварительно очищаются от радионуклидов.
Объёмы жидких отходов, образующихся на АЭС, могут достигать 100 тыс. м³ год, объём твёрдых отходов ежегодно достигает на АЭС 2000-3000 м³. Основным видом твёрдых отходов является отработанное топливо.
При работе АЭС происходит сильное тепловое загрязнение поверхностных вод, что вызвано технологическими особенностями. Расход воды на АЭС в 1,5 раза выше, чем на ТЭС, и составляет 50 м³/с. Сбрасываемые воды являются условно чистыми, но приводят к увеличению температуры водоёма, что в свою очередь приводит к гибели живых организмов, уменьшению содержания кислорода, увеличению скорости воспроизводства органического вещества. Уровень экологической опасности для водоёмов наиболее высок для крайних северных и южных широт. Влияние водоёмов-охладителей на окружающую территорию особенно сильно в зимнее время, когда они представляют незамерзающие или частично замерзающие акватории, из-за большой разницы температуры воды в водоёме и воздухе образуются сильные туманы. Вблизи водоёма выпадает чрезмерное количество осадков в виде снега или изморози. Обмерзают линии высоковольтных передач.
Газовая эквивалентная доза для сотрудников АЭС составляет 4,4 мЗВ, для людей, проживающих в окрестностях станции, она равна примерно 0,02 мЗВ/год.
Существенному воздействию подвергаются города при авариях АЭС. В 1957 году на ПО «Маяк» произошёл взрыв одного из хранилищ жидких радиоактивных отходов. В результате переноса продуктов аварии в Северо-Восточном направлении образовался Восточно-Уральский радиоактивный след. Загрязнёнными оказались участки Челябинской, Екатеринбургской, Тюменской областей. В выбросах преобладали стронций-90 (Sr), цезий-144 (Cs), цезий-137.
Авария на Чернобыльской АЭС в значительной степени определяет экологическую обстановку в городе Чернобыль, который был полностью эвакуирован, а также города Гомель и Могилев в Белоруссии, Плавск Клинцы, Новозыбков в России, где наиболее высокие уровни загрязнения почвы цезием-137 (Cs) наблюдались на западе Брянской области. Чернобыльская авария привела к необходимости пересмотра стратегии развития атомной энергетики.
Гидроэлектроэнергетика
Основу Российской гидроэнергетики составляют 40 гидроэлектростанций (ГЭС) мощностью 100МВт и более.
ГЭС не загрязняют ни воздушный, ни водный бассейны. ГЭС – один из самых экологически чистых способов производства энергии. Но с другой стороны – водохранилище изменяет берега, усиливает воздействие на береговую линию, усиливает эрозию, подтопление территории, изменяет гидрологический режим. Площадь некоторых водохранилищ столь велика, что они затопили части городов или даже город целиком, например, город Молога.
Крупные гидроэнергетические сооружения несут в себе опасность крупных катастроф. Ежегодно в мире происходит более трёх тысяч аварий на различных платинах, из них каждая седьмая – в странах СНГ. При аварийном разрушении плотины возникает так называемая волна прорыва, которая затапливает огромные территории и приносит большой экологический и материальный ущерб.
Высоковольтные линии
Линии электропередач (ЛЭП), по которым передаётся энергия, тоже воздействует на окружающую среду. Известно, что сильное электромагнитное поле, образующееся около ЛЭП-750 тыс. В оказывает значительное воздействие на насекомых – они не могут находиться в зоне влияния ЛЭП. ЛЭП-1150тыс. В, проходящие через реки, сильно изменяют традиционные пути рыб на нерест. Медицинские исследования показывают, что имеется зависимость риска заболевания раком и лейкемией у детей, проживающих вблизи высоковольтных ЛЭП.
Таких образом, энергетика является одним из самых значимых источников антропогенного воздействия на территории большинства городов. Эта отрасль загрязняет атмосферу, водные источники, почвы, а также являются одним из самых крупных потребителей топливных и водных ресурсов.
Воздействие промышленных предприятий
В последние годы масса выбросов в атмосферу загрязняющих веществ от промышленных объектов – предприятий металлургии, химической промышленности, автомобилестроения – продолжала сохраняться на довольно низком уровне. В 2000 году предприятия этих отраслей выбросили в атмосферу лишь на 7 % больше загрязняющих веществ, чем в 1999 году, а в 2004 году масса выбросов снова сократилась на 5 % и составила около 55 тыс. т.
Перерабатывающая промышленность.
К перерабатывающей промышленности относят предприятия по выпуску чёрных и цветных металлов, нефтеперерабатывающие предприятия, предприятия химии органического синтеза, целлюлозно-бумажные предприятия. Из общего объёма промышленных выбросов в атмосферу на перерабатывающую промышленность приходится около 80 %, а их доля в объёме сбрасываемых сточных вод составляет почти 90 %. Предприятия данной отрасли производят особо опасные вещества, представляющие угрозу как природе, так и здоровью населения. Среди них особое значение занимают хлорорганические пестициды, полихлорбифенилы, диоксины, хлорфторуглероды, тяжёлые металлы и их соединения и т.д.
Чёрная металлургия.
Мощности современного металлургического цикла рассчитаны на выпуск от 10 до 14 т металла. По экспертным оценкам удельный выход твёрдых, газообразных и жидких отходов на 1 т проката в целом по черной металлургии составляет: шлаки – 500-1000 кг, шламы – 80-120 кг, сухая пыль – 80-120 кг, окалина – 30-40 кг, сточные воды – 250-300 м³, технологические газы – 8000-10000 м³. Суммарно отходы предприятия чёрной металлургии превышают объём выпуска чёрных металлов в 2-4 раза.
Особенностью металлургических предприятий полного цикла является то, что они дают большую часть загрязнения на территории города. К примеру, Нижнетагильский металлургический завод, Череповецкий, Новолипецкий металлургические комбинаты дают свыше 90 % общегородских выбросов в атмосферу.
Основной вклад в загрязнение дают производства, связанные с подготовкой сырья – агломерационная фабрика, коксовые батареи, а также доменные печи, выпускающие чугун.
Агломерационная фабрика является основных поставщиком в атмосферу пыли, более 30 % всех пылевых выбросов от общих выбросов пыли по комбинату. В состав агломерационной пыли входят фтор (F), пентоксид (F2
O5
), диоксид кремния (SiO2
), триоксид алюминия (Al2
O3
), оксид кальция (CaO), оксид магния (MgO), оксид марганца (MnO) и др. Агломерационное производство даёт наибольшую долю выбросов сернистого газа (более 60 %). Отходящие газы некоторых агломерационных фабрик содержат окислы мышьяка (As) и цинка (Zn).
Размеры выбросов коксового производства зависят от способа тушения кокса. Особую опасность представляет мокрое тушение, для которого применяются техническая или сточная вода. При этом способе тушения в атмосферу поступают вредные вещества, состав которых зависит от содержания вредных веществ в сточной воде. Здесь можно обнаружить компоненты смолы, 3, 4 бензапирен, сероводород (H2
S) и др.
Основным элементом, содержащимся в сточных водах коксового производства, являются фенол (до 2000 мг/л), кроме этого могут присутствовать роданиды, цианиды, смолы, масла, аммиак (NH3
).
Доменное производство является крупным загрязнителем атмосферы, выбрасываемая пыль, сернистый газ, окись углерода, окислы азота, сероводород. Особенно значительны выбросы сточных вод, образующихся в процессе производства чугуна. Они содержат частички руды, кокса, известняка, а также химические соединения – сульфаты, хлориды и др. Доменный процесс сопровождается выходом доменных шлаков и шламов. На 1 т чугуна приходится от 0,4 до 0,65 доменных шлаков. Состав их сложен, в них встречается до 30 химических элементов. Основные из них – SiO2
, Al2
O3
, CaO и MgO.
Масштабы и специфика воздействия сталеплавильного производства зависят от применяемого метода плавки стали. Наибольшую опасность представляют мартеновские печи, дающие до 30% окислов азота. Велики и выбросы плавильной пыли, состоящей в основном из окиси железа. На 1т мартеновской стали приходится до 15кг пыли.
В прокатном производстве опасны сточные воды, образующиеся при горячей прокатке. Сточные воды имеют температуру до 80°С и содержат серную кислоту (Н2
SО4
), сернокислую закись железа, железо (Fe), хлориды, сульфаты, взвешенные вещества.
Влияние металлургического завода на экологическое состояние города является определяющим. Вокруг крупный комбинатов уничтожается растительный покров, загрязняются почвы и поверхностные воды.
Цветная металлургия.
Электролиз Al2
О3
в алюминий при температуре 950°С сопровождается выбросами газов, содержащих многие соединения фтора (F). Гидрофторид и твердые фториды представляют собой наиболее опасные вещества в этом процессе. Удельный выброс соединений фтора может достигать 15-20кг на 1т выпущенного алюминия. Известно, что фториды обладают ярко выраженными эффектами вымывания кальция (Са) и снижения содержания его в крови. При вдыхании фториды сильно поражают дыхательные пути.
При производстве свинца (Sn) из сульфидных руд или рудных концентратов могут образовываться оксиды мышьяка (As), попадающие в отходящие газы. Оксиды мышьяка могут также сопровождать выплавку меди (Cu) и сурьмы (Sb).
Многие города, где расположены предприятия цветной металлургии, являются городами экологического бедствия в силу особой опасности находящихся здесь производств – Карабаш, Каменск-Уральский, Орск.
Нефтеперерабатывающая промышленность.
Основными загрязняющими веществами, выбрасываемыми в атмосферу предприятиями нефтепереработки, являются углеводороды, диоксид серы (SO2
), оксид углерода (CO), оксиды азота. Из специфических элементов можно выделить пентоксид ванадия (V2
O5
), фтористые соединения, метилмеркаптаны.
Вещества, выделяемые при переработке нефти:
| Технологический процесс | Состав выбросов |
| Каталитический крекинг | окислы серы, углеводороды, окислы серы, диоксид азота (NO2
). |
| Каталитический реформинг | выбросы незначительны, могут выбрасываться углеводороды, аммиак (NH3
), сероводород (H2 S). |
| Каталитический гидрокрекинг | оксид углерода (CO), аммиак (NH3
сероводород (H2
|
| Обессеривание | сероводород (H2
S), меркаптаны. |
| Высоковакуумная перегонка | фенолы |
Со сточными водами нефтеперерабатывающих заводов в поверхностные воды поступает значительное количество нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжёлых металлов. Большой проблемой нефтеперерабатывающих заводов являются токсичные отходы, состоящие из химически активных газов, образующихся при эксплуатации очистных сооружений.
Предприятия нефтепереработки, также как и металлургические, являются наиболее мощными загрязнителями в пределах городов, где они размещаются. Среди нефтеперерабатывающих предприятий наибольшими масштабами воздействия отличаются Новокуйбышевский, Ангарский, Омский заводы. В городах, где сконцентрировано несколько нефтеперерабатывающих заводов – Ярославль, Уфа – именно эти предприятия создают острую экологическую ситуацию.
Химическая промышленность.
Предприятия химической промышленности являются источниками разнообразных токсических стоков и выбросов в биосферу. К ним в первую очередь следует отнести органические растворители, амины, альдегиды, хлор (Cl) и его производные, оксиды азота, циановодород, фториды, сернистые соединения (диоксид серы (SO2
), сероводород (H2
S)), металлорганические соединения, соединения фосфора (P), ртуть (Hg).
Характерные выбросы в атмосферу основных производств химической промышленности:
| Производство | Вредные выбросы в атмосферу |
| азотной кислоты | оксид азота NO, диоксид азота NO2
, аммиак NH3 . |
серной кислоты: нитрозной контактной |
оксид азота NO, диоксид азота NO2
диоксид серы SO3
|
| соляной кислоты HCl | соляная кислота HCl, хлор Cl2
|
| щавелевой кислоты C2
H2 O4 |
оксид азота NO, диоксид азота NO2
, щавелевая кислота C2 H2 O4 (пыль) |
| сульфаминовой кислоты NH(SO3
NH4 )2 |
аммиак NH3
, сульфаминовая кислота NH(SO3 NH4 )2 , серная кислота H2 SO4 . |
| фосфора Pи фосфорной кислоты H3
PO4 |
пентоксид фосфора P2
O5 , фосфорная кислота H3 PO4 , фтороводород HF, фосфогипс (пыль). |
| уксусной кислоты CH3
COOH |
уксусный альдегид CH3
CHO, уксусная кислота CH3 COOH. |
| сложных удобрений | оксид азота NO, диоксид азота NO2
, аммиак NH3 , фтороводород HF, серная кислота H2 SO4 , пентоксид фосфора P2 O5 , азотная кислота HNO3 , пыль удобрений. |
| карбамида CO(NH2
)2 |
аммиак NH3
, карбамид CO(NH2 )2 , оксид углерода CO (пыль). |
| аммиачной селитры NH4
NO3 |
оксид углерода CO, аммиак NH3
, азотная кислота HNO3 , аммиачная селитра NH4 NO3 (пыль). |
| суперфосфата | фосфорная кислота H3
PO4 , фтороводород HF, суперфосфат (пыль). |
| аммиачной воды | аммиак NH3
. |
| хлорида кальция CaCl2
|
соляная кислота HCl, серная кислота H2
SO4 , хлорид кальция CaCl2 . |
| хлорной извести | хлор Cl2
, хлорид кальция CaCl2 (пыль). |
| полихлорвиниловой смолы | ртуть Hg, хлорид ртути HgCl2
, аммиак NH3 . |
| электролиз поваренной соли NaCl | Хлор Cl2
, гидроксид натрия NaOH. |
| тетрахлорэтилена | соляная кислота HCl, хлор Cl2
. |
| ацетона (CH3
)CO |
уксусный альдегид CH3
CHO, ацетон (CH3 )CO. |
| аммиака NH3
|
аммиак NH3
, оксид углерода CO. |
| метанола CH3
OH |
метанол CH3
OH, оксид углерода CO. |
| капролактама | оксид азота NO, диоксид азота NO2
, диоксид серы SO2 , сероводород H2 S, оксид углерода CO. |
| диоксида титана TiO2
|
диоксида титана TiO2
, оксид железа FeO, оксид железа (II) Fe2 O3 . |
| ацетилена C2
H2 |
ацетилена C2
H2 , сажа. |
| карбофоса | диоксид серы SO2
, пентоксид фосфора P2 O5 , сероводород H2 S, карбофос (пыль). |
| водорода методом конверсии оксида углерода COи метана CH4
|
оксид углерода CO. |
| катализаторов | оксид азота NO, диоксид азота NO2
, катализаторы (пыль). |
| минеральных пигментов | оксид железа (II) Fe2
O3 , сульфат железа FeSO4 , фосфогипс. |
| искусственных волокон | сероводород H2
S, дисульфид углерода CS2 . |
Содержание вредных веществ в воздушном бассейне повышается из-за размещения технологического оборудования на открытых площадках, нарушении его герметичности, большого количества наружных технологических коммуникаций. При сернокислотном производстве происходит выброс диоксида серы (SО2
) и других соединений серы большими объемами. Заводы азотных удобрений выбрасывают в сутки 2-5т оксидов азота, азотной и азотистой кислот, их концентрация в воздухе на расстоянии 0,5 км от предприятий достигает 1,3 мг· м-
³ (Кузнецов и др.,1979г). Загрязняют воздух оксидами азота предприятия по производству анилиновых красителей, вискозы, фотопленки и целлулоида. Поставщиками хлора в атмосферу являются предприятия по производству пестицидов, органический красителей, соды, соляной и уксусной кислот, а фтор и его соединения поступают в атмосферу в выбросах заводов по производству фосфорных удобрений, эмалей и т.п. Заводы синтетического каучука выбрасывают в воздушный бассейн стирол, толуол, ацетон, изопрен, а содовые заводы – аммиак NH3
, оксид фосфора (V) (P2
O5
), диоксид серы (SO2
). Температура многих отходящих газов заводов химической промышленности практически не отличается от температуры окружающей среды, в результате чего происходит скопление токсических веществ вблизи источников выбросов. Так же насыщены разнообразными токсинами сточные воды химических предприятий. Наряду с перечисленными соединениями они содержат многие весьма опасные органические вещества, минеральные кислоты различных концентраций вплоть до концентрированных, растворимые соли, щелочи и т.д.
Коксохимическое производство загрязняет атмосферу пылью и сложной смесью летучих соединений. При загрузке-выгрузке коксовых батарей и даже незначительных нарушениях режима их работы в атмосферу выбрасывается неочищенный коксовый газ, содержащие оксид углерода (СО), диоксид серы (СО2
), фенол, нафталин, бензол C6
H6
и его производные.
Машиностроительная промышленность.
В выбросах в атмосферу от машиностроительной промышленности можно выделить пыль различного гранулометрического состава, сернистый ангидрид, окись углерода, окислы азота, сероводород (H2
S). Кроме того выбрасываются масляный и сварочный аэрозоли, растворитель ароматического ряда (бензол (C6
H6
), толуол (C7
H8
), ксилол (C8
H10
)), углеводороды эфирного ряда (бензин, уайт-спирит).
Спецификой отрасли являются элементы, поступающие в атмосферу при процессах сварки и пайки. При этих процессах выделяются пары окисла железа (Fe) и цинка (Zn), аэрозоли марганца (Mn), кремния (Si), меди (Cu), а также фторидов и озона (O3
). Применяемые в производстве теплоизоляционные и звукопоглощающие материалы могут быть источниками асбестовой пыли. Работа гальванических ванн связана с поступлением в атмосферу токсичных испарений закалочных процессов, например, свинцовых. В красочных цехах преобладают испарения органических растворителей лакокрасочных материалов и аэрозоли пигментов.
Машиностроительные предприятия являются источником существенного загрязнения сточными водами. Особой токсичностью отличаются сточные воды травильных отделений и гальванических цехов, где они по своему действию напоминают яды. Травильной раствор обычно состоит из серной или соляной кислоты (H2
SO4
или HCl). Концентрация в свежем растворе составляет от 15 до 20 %, а в отработанной – 4,5 %. В сточных водах, образующихся при травлении цветных металлов и их сплавов, содержатся кроме остатков кислот также катионы металлов из протравленных заготовок. Около 40 % стоков составляют хромсодержащие сточные воды.
Твёрдые отходы машиностроительной промышленности различной специализации отличаются однородным составом – чёрные и цветные металлы, окалина, горелая формовочная смесь, древесина, пластмасса, бумага, картон.
К числу специфических видов загрязнения можно отнести промышленные шумы и вибрацию. Интенсивный шум регистрируется практически во всех технологических процессах.
Источниками аэродинамических и механических шумов и вибраций высоких уровней являются вентиляционные системы, насосы, компрессорные установки.
Пищевая промышленность
В атмосферный воздух от предприятий пищевой промышленности поступают загрязняющие вещества от технологических процессов, сопровождаемых выбросами сильно пахнущих компонентов, сухих частиц животного и растительного происхождения, канцерогенных веществ. Выбрасываемые вещества имеют различные запахи комплексной природы с эффектом синергизма. Как и все аэрозоли органического происхождения, частицы пищевых продуктов обладают способностью к взрывам.
Сточные воды, сбрасываемые поверхностные водные объекты, являются высококонцентрированными по загрязняющим веществам и содержат органические вещества, сульфаты, фосфаты, нитраты, щелочи, и кислоты.
Строительная промышленность
Важным источником твёрдых загрязняющих веществ является производство строительных материалов, особенно цементные заводы, известковые печи, установки по производству магнезита, печи обжига кирпича. Твёрдые загрязнения от цементных заводов и известковых печей по химическому составу соответствует составу сырьевых материалов, они содержат известняк, известь, цементный клинкер, шлак.
Печи обжига кирпича могут быть источниками выбросов соединений фтора (F), главным образом гидрофторида и кремнефторидов. Как правило, выбросы их невелики и характеризуются невысокими концентрациями, а их вредное воздействие ограничивается непосредственной близостью к источнику.
Воздействие транспорта.
Выбросы автотранспорта определяют течение многих фотохимических процессов, связанных, прежде всего, с окислением следовых газов, в результате чего такие органические соединения, как метаны и другие углеводороды (выбросы автомобильных двигателей), превращаются в двуокись углерода и воду. При этом в условиях избытка окисляемых соединений возможно формирование некоторых промежуточных продуктов, накопление которых приводит к загрязнению атмосферы. Одной из таких проблем является фотохимический смог, с развитием которого связано появление высоких концентраций приземного озона.
В 1998 году по России выброс загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспортных средств составил 11824 тыс. т. В крупных городах автомобиль является основным источником загрязнения атмосферного воздуха. Он выделяет в воздух более 95 % оксида углерода (CO), около 65 % углеводородов и 30 % оксидов азота. В атмосферный воздух от автотранспорта поступают канцерогенные (бензол, формальдегид, бензапирен, ацетальдегид) и опасные вещества (толуол, кислоты, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), вызывающие различные заболевания. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от транспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. т формальдегида и 1,5 т бензапирена.
Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоёмы и почву попадают топливо и масло, моющие средства и грязная вода. В атмосферный воздух постоянно поступают пары топлива из баков, наиболее заметные в летний период в местах массовых стоянок автомобилей. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых домов.
Структура годовых выбросов загрязняющих веществ (%) по автомобильной дороге в 1997 году:
Фотохимический смог представляет собой желтовато-коричневую дымку, уменьшающую видимость, с присутствием веществ, вызывающих раздражение дыхательных путей и слезоточивость глаз. Желтоватый цвет обусловлен наличием диоксида азота (NO2
), тогда как раздражение связано с озоном (О3
), алифатическими альдегидами и органическими нитратами.
Для появления фотохимического смога необходимо сочетание следующих четырёх условий:
· окислы азота (NOx
)
· солнечный цвет
· углеводороды
· температура выше 18 °С
Фотохимический смог сопровождается неприятным запахом, резко снижает видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, возникает удушье, обостряются лёгочные заболевания, бронхиальная астма. Фотохимический смог повреждает и растения. Сначала на листьях появляется водное набухание, через некоторое время нижняя поверхность листьев приобретает серебристый или бронзовый оттенок, а верхняя становится пятнистой с белым налётом. Затем наступает быстрое увядание.
Фотохимический смог вызывает коррозию металлов, растрескивание красок резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.
Основной причиной фотохимического смога являются отработанные газы автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В утренние часы «пик» в воздухе накапливается большое количество отработанных газов, и к полудню образуется фотохимический смог. Во второй половине дня под действием усиливающегося нагрева инверсия ослабевает, смог поднимается вверх.
Впервые проблема фотохимического смога возникла в Лос-Анжелесе (Калифорния, США) в 1940-е годы, и с тех пор это явление фиксируется во многих городских регионах с обилием солнечных дней: Мехико (Мексика), Сан-Пауло (Бразилия), Нью-Дели ( Индия), Бангкок ( Таиланд), Краснодар (Россия). Уже в начале 1950-х годов автомобиль был определён как основной виновник фотохимического смога. Лос-Анжелес был первым большим американским городом, сориентированным на использование частных автомашин вместо общественного городского транспорта.
Смог.
Смесь дыма и тумана. Сам по себе туман не опасен для человеческого организма, губительным он становится, только если чрезмерно загрязнён токсичными примесями. Смог наблюдается в осенне-зимнее время (с октября по февраль). Главную опасность представляет содержащийся в нём сернистый газ в концентрации 5-10 мг/м и выше.
5 декабря 1952 года над всей Англией возникла волна высокого давления, и в течение нескольких дней не ощущалось ни малейшего дуновения ветра. Однако трагедия разыгралась только в Лондоне, где была высокая степень загрязнения атмосферы, – за 3-4 дня погибло более 4000 человек. Английские специалисты определили, что смог 1952 года содержал несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. При сопоставлении загрязненности атмосферы в Лондоне в эти дни с уровнем смертности было отмечено, что смертность увеличивается прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа. В 1963 году смог, опустившийся на Нью-Йорк, убил более 400 человек. Учёные считают, что ежегодно тысячи смертей в городах всего мира связаны с загрязнением воздуха.
Если принять за единицу загрязнённость воздуха над океаном, то над сёлами она выше в 10 раз, над небольшими городами – в 35 раз, а над большими городами и промышленными объектами – в 150 раз. Толщина слоя загрязнённого воздуха над городом составляет 1,5-2 км.
Среди городов России наибольшее количество загрязнителей выбрасывают в атмосферу (в тыс. т в год) Норильск (2368), Москва (1113), Новокузнецк (889), Магнитогорск (874), Липецк (745), Череповец (669), Нижний Тагил (663), Омск (613), Санкт-Петербург (608), Челябинск (521). Очень грязная атмосфера и в таких зарубежных городах, как Рио-де-Жанейро, Париж и Мадрид. Вследствие преобладания западных ветров Россия получает от западных соседей в 8-10 раз больше атмосферных загрязнителей, чем отправляется к ним.
Вредные вещества, выходящие из дымовой трубы высотой 100 м, рассеиваются в радиусе 20 км, высотой 250 м – до 75 км. Труба-чемпион построена на медно-никелевом комбинате в городе Садбери (Канада) и имеет высоту более 400м.
Выбросы оксидов серы в странах Европы за последние 20 лет в целом сократились с 65 до 40 млн. т в год, а в остальных страна (Включая Россию, Китай, Индию) увеличились с 48 до 59 млн.т в год. В целом ситуация с загрязнением биосферы оксидами серы практически не улучшилась.
Выбросы диоксида углерода (CO2
) менее опасны, чем оксидов серы (S) или азота (N). На одного человека за 1990 год было выброшено в атмосферу диоксида углерода (CO2
) (в тоннах) в США – 18,37, СССР
В США выбросы диоксида углерода (CO2
) за последние 10 лет уменьшились с 470 до 350 тыс. м³.
В ФРГ валовой национальный продукт за последние 10 лет увеличился на 26 %, а выбросы углекислого газа (CO2
) сократились на 11 %.
В целом 50 % выбросов углекислого газа (CO2
) в мире поставляет электроэнергетика, 25 % – промышленность, 20 % – транспорт.
Выбросы вредных веществ в атмосферный воздух от стационарных источников в отдельных городах, 1993 г., тыс. т:
Города |
Всего |
Из них | В числе газообразных | |||
твёрдых |
газообра- зных и Жидких |
диокси-дов серы |
оксидов азота |
оксида углерода |
||
| Алма-Ата | 47 | 10 | 37 | 16 | 5 | 15 |
| Архангельск | 85 | 20 | 65 | 45 | 5 | 13 |
| Ашхабад | 7 | 4 | 3 | 95 | 0,5 | 1,5 |
| Баку | 421 | 163 | 258 | 18 | 16 | 49 |
| Братск | 158 | 41 | 117 | 21 | 6 | 85 |
| Волгоград | 228 | 42 | 186 | 38 | 19 | 60 |
| Вильнюс | 34 | 2 | 32 | 19 | 4 | 5 |
| Джамбул | 107 | 32 | 75 | 52 | 13 | 3 |
| Донецк | 178 | 22 | 156 | 31 | 7 | 110 |
| Душанбе | 31 | 12 | 19 | 6 | 4 | 8 |
| Ереван | 52 | 5 | 47 | 1 | 9 | 11 |
| Запорожье | 257 | 70 | 197 | 25 | 14 | 147 |
| Иркутск | 94 | 29 | 65 | 29 | 8 | 26 |
| Киев | 70 | 12 | 58 | 19 | 22 | 5 |
| Кемерово | 122 | 37 | 85 | 26 | 28 | 21 |
| Кишинёв | 31 | 4 | 27 | 11 | 6 | 5 |
| Красноярск | 259 | 78 | 181 | 39 | 13 | 115 |
| Санкт-Петербург | 236 | 46 | 190 | 74 | 47 | 41 |
| Магнитогорск | 849 | 170 | 679 | 84 | 34 | 548 |
| Мариуполь | 777 | 113 | 664 | 54 | 30 | 573 |
| Минск | 112 | 10 | 102 | 30 | 17 | 41 |
| Москва | 312 | 30 | 282 | 70 | 99 | 28 |
| Могилев | 115 | 7 | 108 | 67 | 7 | 22 |
| Новокузнецк | 833 | 136 | 697 | 90 | 34 | 562 |
| Одесса | 88 | 19 | 69 | 15 | 5 | 27 |
| Рига | 37 | 9 | 28 | 9 | 2 | 9 |
| Таллин | 41 | 7 | 34 | 20 | 4 | 6 |
| Ташкент | 50 | 16 | 34 | 2 | 5 | 19 |
| Тбилиси | 42 | 7 | 35 | 4 | 3 | 22 |
| Усть-Каменогорск | 143 | 24 | 119 | 69 | 12 | 36 |
| Уфа | 304 | 9 | 295 | 72 | 25 | 36 |
В последние годы содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы (SO2
), существенно уменьшилось, так как со значительным спадом производства сократилось и число промышленных выбросов, а концентрация оксида углерода (CO) и диоксида азота (NO2
) выросли в связи с ростом парка автомобилей.
Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения.
Город концентрирует на своей территории значительное количество разнообразных техногенных объектов, которое является источниками загрязнения воздуха, водных источников, почв, растительности, а также причиной ухудшения здоровья людей, проживающих в нём.
От загрязнения воздуха страдают животные и растения. Например, отходы медеплавильных заводов – хлор (Cl), мышьяк (As), сурьма (Sb) – вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу. Тяжелые заболевания скота наблюдаются от фтористых соединений. Медь (Cu) и цинк (Zn), попадающие с выбросами заводов на землю, могут полностью уничтожить травяной покров.
Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется, прежде всего, в поражении верхних дыхательных путей, под их влиянием происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшается фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных структур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.
Загрязнённая атмосфера вызывает увеличение числа заболеваний дыхательных путей. Состояние атмосферы сказывается на показателях заболеваемости даже в разных районах индустриальных городов. Например, в Москве предрасположенность к бронхиальной астме, бронхиту, конъюнктивиту, фарингиту, тонзиллиту, хроническим отитам на 40-60 % выше в районах с повышенным уровнем загрязнения атмосферного воздуха.
Загрязнение атмосферы таит в себе угрозу не только здоровью людей, но и наносит большой экономический ущерб. Наличие в воздухе соединений серы ускоряет процессы коррозии металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культуры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов. Установлено, например, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.
В Новокузнецке были изучены риски нарушения здоровья различных групп населения под влиянием загрязнения атмосферы. Исследования были проведены в институте комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН. По данным стационарных исследований, максимальные разовые и среднесуточные концентрации загрязнений атмосферного воздуха в жилых районах превышали предельно допустимые по пыли в 4,2-8,6 раза, сернистому газу – в 2-10, окиси углерода – в 2-7, двуокиси азота – в 2,7-16,3, сероводороду – в 1,4-9, фенолу – в 5-17,6, саже – в 4,2-24,7, серной кислоте – в 1,1, формальдегиду – в 2-8,3 раза. В пробах пыли содержалось до 36 микроэлементов, среди которых такие токсичные, как свинец (Рb), кадмий (Сd), ртуть (Нq), хром (Сr), сурьма (Sb), цинк (Zn). Исследования показали, что с уровнем загрязнения атмосферного воздуха особенно связаны показатели заболеваемости детей всех возрастных групп, как мальчиков, так и девочек. В наиболее загрязненном районе заболевания органов дыхания выше среднего по городу в 2,1 раза, кожи и подкожной клетчатки – в 2,7 раза, крови и кровеносных органов – в 2 раза.
Комплексная оценка состояния здоровых людей, осуществленная на основе углублённого медицинского осмотра школьников 7-11 лет, показала, что общее число здоровых детей в высокозагрязнённом районе составило 6,6 %, в контрольном районе – 19,9 %.
Более трети учащихся в загрязнённом районе имеют функциональные отклонения, 60,5 % страдают различными хроническими заболеваниями. У 20,3 % детей, проживающих в районе с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, выявлено повышенное артериальное давление (в контрольном районе – у 9,7 %), у 47,7 % – анемия (в контрольном районе – у 19,3 %).
Изучение распространённости аллергенных заболеваний среди детей в Новокузнецке показало, что наибольшее число их отличается в районах с высоким загрязнением атмосферы (в 5,6 раза по сравнению с контрольным районом). Причём в этих районах отмечено большое число тяжелых форм аллергий в сочетании с другими заболеваниями.
По заключению исследователей, все названные патологии связаны с воздействием пыли, сернистого ангидрида, серной кислоты и двуокиси азота. Высокая корреляция вышеуказанных заболеваний с суммарным загрязнителем атмосферного воздуха наблюдались постоянно.
Загрязнения оказывают и другие неблагоприятные воздействия, приводя к таким проблемам, как парниковый эффект, озоновые «дыры», смоги, кислотные дожди.
Парниковый эффект
Накопление диоксида углерода (CO2
) в атмосфере – одна из основных причин парникового эффекта, возрастающего от разогревания Земли лучами Солнца. Этот газ не пропускает солнечное тепло обратно в космос. К газам, создающим парниковый эффект, относится и метан (CH4
). Содержание парниковых газов неуклонно увеличиваются. Доли некоторых государств в глобальном выбросе диоксида углерода (CO2
) таковы: США – 22%, Россия и Китай – по 11%, Германия и Япония – по 5 %.
Сбой температур произошёл, когда началась эпоха индустриализации. По сравнению с доиндустриальной эпохой концентрации диоксида углерода (CO2
) увеличилась на 28 %.
Статистика свидетельствует, что в странах третьего мира на душу населения приходится в среднем 0,5 т выбросов углекислого газа (CO2
) в год, в то время как в индустриально развитых странах мира – в 10 и более раз выше этого показателя. США выбрасывает в атмосферу 1 млрд. 200 млн. т углекислого газа (CO2
), что составляет 20 % от мирового выброса.
По данным международных экспертов, при сокращении существующей тенденции к 2010 году температура на планете может повыситься на 1-3 °С, что вызовет подъём уровня Мирового океана (по разным оценкам от 0,3 до 1 м).
Ещё одно свидетельство глобального потепления климата, вызванного деятельностью человека, в 1998 году представили сотрудники трёх университетов США. В результате многоплановых и фундаментальных исследований сотрудниками Массачусетского, Ашхерского и Аризонского университетов, удалось установить, что три года последнего десятилетия XXвека оказались самыми тёплыми за последние 600 лет.
По данным американским учёных, вырубка лесов и ведение интенсивного хозяйства являлись одной из причин потепления на Земле. В результате исследований учёные установили, что уничтожение лесов способствует повышению температур. Это воздействует на природу так же, как и заводы, фабрики, автомобили.
Одним из главных источников загрязнения атмосферы углекислым газом (CO2
) является автомобильный транспорт. Есть несколько путей борьбы с этим видом загрязнений: техническое совершенствование двигателей, топливной аппаратуры, повышение качества топлива, снижение содержания токсичных веществ в выхлопных газах в результате применения дожигателей топлива, каталитических катализаторов, использование альтернативных видов топлива и др.
Кроме того, существует ряд естественных источников выбросов углекислого газа (CO2
). Мощным источником углекислого газа (CO2
) в России служит дыхание почвы. На 1124,9 млн. га России дыхание почвы составляет 1800 NtC, т.е. 3 % от глобальной эмиссии, что в 3 раза превосходит индустриальную эмиссию.
Другим методом скопления углекислого газа (CO2
) служат болота – резервуар с временем пребывания органического углерода в торфах до 10 тыс. лет и его аккумуляцией 45-50 МтС/год².
В природе действует процесс, направленный в обратную сторону, – это фотосинтез, в котором растения усваивают углекислый газ (CO2
) из воздуха. Растительность суши потребляет 20-30 млрд. т углерода в форме углекислого газа (CO2
), а водоросли Мирового океана потребляют около 40 млрд. т углерода в год. Однако они не в состоянии переработать атмосферу, в связи с чем проблема глобального потепления является насущной и решение которой требует безотлагательных мер.
В Южной части американского штата Флорида, где болота осушены под строительство домов и плантаций сахарного тростника, средняя температура в ХХ столетии увеличились на 0,5 °С. После изменения земной поверхности летние дожди выпадают значительно реже. Вследствие этого пожары лесов во Флориде стали значительно чаще.
Похожие процессы наблюдаются в Юго-Восточной Азии, Северной Америке и других районах. По мнению учёных, обнажённая таким образом земля не может удержать тепло и «выбрасывает» его в атмосферу, нарушая тем самым климатический баланс.
Возможные изменения климата от парникового эффекта.
Изменение климата в результате антропогенных выбросов парниковых газов ведёт к крупномасштабным негативным последствиям практически во всех областях деятельности человека. Наиболее значительному потеплению подвержены высокие широты Земли, в которых расположена значительная часть территории России.
В 2001 году ООН опубликовала отчёт, подготовленный ведущими специалистами многих стран, о глобальных климатических изменениях, которые ожидают нашу планету уже в ближайшем будущем. По этому прогнозу средняя температура поднимется на 1,4-5,8 °С. В России станет теплее на 4 °С.
Изменения климата видны даже неспециалисту. 1990-е годы стали самым жарким десятилетием минувшего века. За 100 лет температура в Северном полушарии выросла больше, чем за всю предыдущую тысячу лет.
Парниковый эффект приводит к таянию льдов, повышению уровня Мирового океана, к наводнениям, которые могут снести целые острова и государства. Эксперты полагают, что уровень Мирового океана повысится к концу столетия почти на 1 метр.
Так обернётся потепление для одних стран. Для других – потепление отрицательно скажется на сельском хозяйстве, может вызвать недостаток питьевой воды, засуху, рост заболеваний. В первую очередь от ударов природы пострадают развитые страны.
В Африке и Азии упадут урожаи, повысится риск наводнений в Европе, Австралия и Новая Зеландия будут томиться от жажды. Восточное побережье США попадёт в зону разрушительных штормов и эрозии берегов. Пустыни разрастутся, бури и наводнения станут чаще, распространятся малярия и лихорадка денге.
Леса Аляски будут наступать на север, повышение температуры на 1 °С даёт лишние 100 км.
В Северном полушарии ледовое покрытие рек и озёр держится на 2 недели меньше, чем в XIXвеке.
Ледовый покров Арктики сократится на 15 %. Растают тропические ледовые покровы в горах Южной Америки, Африки, Китая и Тибета.
Сезон роста растений в Европе увеличится на 11 дней.
На волоске висит судьба Венеции. Таяние ледников и поднятие уровня океана приведёт к её полному затоплению.
К 2015 году, как показывают расчёты, окончательно исчезнут снега с самой высокой африканской горы Килиманджаро, которые и сейчас уже на треть растаяли.
Положительных изменений немного: зимой станет меньше смертей от замерзания, в Юго-Восточной Азии вырастет урожай зерновых, станет больше древесины.
В докладе, подготовленном под эгидой ООН международной группой по проблемам климатических изменений, 1500 специалистов из 60 стран утверждают: к 2100 году температура на Земле увеличится на 4 °С. При этом нас ожидает:
·уровень в морях поднимется на 1 метр. Под водой окажутся огромные территории на Атлантическом побережье США, значительная часть Китая, Мальдивские, Сейшельские, Маршалловы острова и острова Кука;
·зимы потеплеют, а летняя жара станет сильнее;
·там, где дожди уже вызывают потопы, они станут ещё обильнее, а там, где осадки – великая редкость, о них вообще забудут, ураганы, рождающиеся над тёплыми акваториями Мирового океана, станут ещё свирепее;
·естественным экосистемам будет нанесён существенный удар, примерно треть растительного мира планеты окажется в неестественных условиях обитания и погибнет.
Для Франции, которая с трёх сторон омывается океаном, неизбежный подъём уровня океана станет катастрофой. К концу нынешнего столетия, по прогнозам французских климатологов, страна потеряет более половины своей территории. Исчезнут под водой долины Аквитании и Гаскони, Бретань и Нормандия, практически весь север страны. На месте Парижа будет тёплый океан. И только центральный массив, плоскогорье южнее Луары, а также восточные области Эльзаса и Лотарингии, Бургундии и Савойи останутся незатопленными.
Существует реальная угроза затопления к 2050 году Роттердама, Гамбурга и Венеции, превращение в пустыню не только Алжира, но и Сицилии и юга Испании, исчезновение практически всей пляжной зоны в Средиземноморье.
По прогнозам французских учёных, главной зоной бедствия станут США, где жестокие засухи охватят свыше половины территории страны, включая Калифорнию, Техас и Флориду.
Ещё жарче и суше станет в странах Северной Африки, Ближнего и Среднего Востока, одновременно, воды океана зальют треть территории Бангладеш. Уйдут под воду Багамские острова в Карибском бассейне и Мальдивский архипелаг в Индийском океане. Начнётся интенсивное таяние ледников в Гималаях и других горных массивах Центральной Азии, что редко повысит угрозу наводнений в Индии, Пакистане и Китае. Эти же регионы будут подвержены более частым ураганам и тайфунам.
Из-за потепления и таяния ледников могут потерять своё значение горнолыжные курорты в Альпах и других горных массивах Европы. Французские эксперты предвидят возможность отклонения Гольфстрима, что сделает более холодной зиму в различных районах Европы.
Глобальное потепление нанесёт серьёзный урон морским экосистемам. Затопление прибрежных мелководий лишит молодь рыбы, птицы, креветок, моллюсков и других обитателей морей нагульных мест. Это приведёт к существенному сокращению количества морепродуктов, добываемых для пропитания человечества. Наибольший урон понесут страны, добывающие большую часть пищевого белка в морях и океанах.
Климатические изменения могут преподнести неожиданности населению Земли. Продвижение тропических и субтропических зон от экватора к полюсам будет неизбежно сопровождаться расширением ареалов обитания болезнетворных насекомых, паразитов, микробов и вирусов, которые принесут в средние широты тяжёлые и даже смертельные заболевания. Ослабление сопротивляемости людей заболеваниям из-за недоедания в сочетании с нашествием нетрадиционных для средних широт болезней может привести к крупным эпидемиям.
От глобального потепления пострадают и развивающиеся страны Латинской Америки. Повышение температуры в Южном полушарии прогнозируется в диапазоне 1-3 °С. Это вызовет повышение засушливости климата и увеличение продолжительности засушливых периодов, усилится опустынивание земель.
Подъём уровня воды в океане нанесёт серьёзный ущерб аквакультуре Мексики, большей части Центральной Америки, Колумбии, Эквадору, северной части Перу и Бразилии. Наводнения, затопления рек и засоление земель грозит таким низменным регионам как бассейн Рио-Гранде в Мексике, зона Панамского канала, бассейнам рек: Магдалена в Колумбии, Ориноко в Венесуэле, Амазонка в Бразилии, Парана в Парагвае и Аргентине. Серьёзно пострадают рыболовные угодья у берегов Перу.
Ледовое покрытие Земли действует как защитное зеркало, отражая значительную долю солнечных лучей назад в космос, сохраняя планету прохладной. Потеря ледового покрытия не только повлияет на климат, но и повлечёт вспышку наводнений. Крупномасштабное таяние ледников угрожает местам обитания многих видов растений и животных.
Наиболее драматические данные поступают из полярных регионов, где потепление происходит быстрее, чем в целом на планете. Например, площадь льдов Арктических морей сократилась на 6 % с 1978 по 1996 год, теряя при этом в среднем 34,3 тыс. км³ в год. При этом менее чем за 30 лет толщина льда сократилась на 40 %. Начиная с 1993 года, толщина ледового покрытия Гренландии ежегодно сокращается более чем на 1 метр.
Морские животные и птицы, питающиеся непосредственно у кромки льда, уже страдают от последствий глобального потепления. Данные, поступающие с северных территорий Канады, свидетельствуют о потере веса у белых медведей, что связано с изменением ледового покрова. В Антарктиде сокращение ледового покрова, повышение температуры и увеличение осадков сказывается на популяциях пингвинов и тюленей.
Озоновый экран Земли.
Стратосферный озоновый слой защищает людей и живую природу от жёсткого ультрафиолетового и мягкого рентгеновского излучения в ультрафиолетовой части солнечного спектра. Каждый потерянный процент озона (О3
) в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракт, на 2,6 % увеличивает число раковых заболеваний кожи. Установлено, что жёсткий ультрафиолет подавляет иммунную систему организма.
Озон (О3
) рассеян над Землей на высоте от 15 до 50 км. Защитная озоновая оболочка очень невелика: всего 3 млрд. т газа, наибольшая концентрация – на высоте от 20 до 25 км. Если гипотетически сжать эту оболочку при нормальном атмосферном давлении, получится слой всего в 2 мм, однако без него жизнь на планете невозможна.
Запуск мощных ракет, ежедневные полёты реактивных самолётов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора – миллионов гектаров леса – пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреонов в технике, парфюмерной и химической продукции в быту – главные факторы, разрушающие озоновый экран Земли.
В последние годы над Северным и Южным полюсами возникли «озоновые дыры» площадью свыше 10 млн. км² каждая, появились громадные «озоновые дыры» над многими странами Европы и Россией. Разрушение озонового экрана Земли сопровождается рядом опасных явных и скрытых негативных воздействий на человека и живую природу.
Прорыв через «озоновые дыры» солнечных рентгено- и ультрафиолетовых лучей, энергия фотонов которых превышает энергию лучей видимого спектра в 50-100 раз, увеличивает число мощных лесных пожаров. В 1996 году в России сгорело 2 млн. га леса, горели леса в Австралии, Северной и Южной Америке, Африке, Европе, в Юго-Восточной Азии. Индонезийский лесной пожар 1997 года, бушевавший почти 5 месяцев, покрыл дымом не только Индонезию, но и Малую Азию, Сингапур, достиг Южно-Китайского моря. Люди задыхались от дыма.
Диаграмма потребления ОРВ в России в 1992 году в метрических тоннах по секторам их применения:
На данной диаграмме представлены озоноразрушающие вещества (ОРВ) в России в 1992 году. Инертные, негорючие, неядовитые, несложные в производстве, они получили широкое распространение в баллончиках с аэрозолями различного назначения, а также как охлаждающие жидкости в холодильниках и кондиционерах, как растворитель в производстве пестицидов (тетрахлорметан, метилхлороформ, бромистый метил). Бромистый метил используется в качестве дезинфицирующего вещества для почв и товаров, применяется как добавка к автомобильному топливу. Из бромистого метила высвобождается бром, который в 30-60 раз разрушительнее для озона, чем хлор. Другие химические соединения, разрушающие озоновый слой, используются в баллонах для тушения пожара, при изготовлении полистироловых стаканчиков и современных упаковок для фасовки продуктов и полуфабрикатов.
Пик мирового производства ОРВ пришелся на 1987-1988гг. и составил около 1,2-1,4 млн.т. в год. Около 35% производимого объема приходилось на США, 40% - на страны ЕЭС, 10-12% производила Япония, 7-10% - наша страна.
Механизм действия фенолов таков: попадая в верхние слои атмосферы, эти вещества, инертные у земной поверхности, преображаются. Под воздействием ультрафиолетового излучения связи в молекулах фенолов нарушаются, В результате выделяется хлор (Сl), который при столкновении с молекулой озона выбивает из нее один атом, и озон превращается в кислород. Хлор же, соединившись с кислородом, вскоре опять становится свободным и начинает разрушать другие молекулы озона. Его активности хватает, чтобы разрушить десятки тысяч молекул озона.
При таянии вечной мерзлоты выделяется большое количество активных веществ, так называемых радикалов, которые, поднимаясь на большую высоту, и разрушают озоновый слой. Именно поэтому озоновые дыры появляются над полюсами – только здесь мерзлота выделяет радикалы.
Разрушение озонового слоя шло бы гораздо интенсивнее, если бы на пути гидроксильных радикалов не встал бы метан. При недостатке кислорода вследствие парникового эффекта метан окисляется, забирая на себя радикалы, и замедляет разрушение озонового слоя.
С одной стороны, метан усиливает вредный парниковый эффект, с другой – спасает от разрушения озоновый слой. Поэтому озоновые дыры от увеличиваются, то уменьшаются. Все зависит от кислоты.
По данным Центральной аэрологической обсерватории Росгидромета, в середине августа 2000г озоновая дыра над Антарктидой начала расти. В результате ее размер достиг рекордных 28,3 млн. км², что в 3 раза больше территории США. Еще 10-15 лет назад она составляла около 22 млн. км².
Озоновый слой в небе над Грецией уменьшился с 1991г по 1995г на 10%, что означает увеличение воздействия солнечного ультрафиолета на 17%. Если так будет продолжаться и дальше, то уже к середине XXI столетия человечество может оказаться на пороге глобальной экологической катастрофы с непредсказуемыми тяжелыми последствиями. Расчеты ученых показывают, что при продолжении массовых выбросов фенолов озоновый слой в скором времени истончится на 20%. При этом всего 1%-е сокращение озона вызывает 4%-й скачок в распространении рака кожи. Только в США этим недугом ежегодно заболевает 200 тыс. человек. Вызывая рак кожи, ультрафиолетовые лучи одновременно подавляет иммунную систему, снижая сопротивляемость организма.
По данным Мексиканского университета штата Соноры самыми распространёнными недугами, появляющимися у людей из-за воздействия ультрафиолета, являются катаракты, ухудшение состояния сетчатки и глазного дна, различные наросты и новообразования. В случае катаракт и новообразований может помочь хирургия глаз, а вот процесс ухудшения сетчатки и глазного дна практически необратим.
Повышение уровня ультрафиолетового излучения способно вызвать деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижение урожайности сельскохозяйственных культур и продуктивности Мирового океана. К ультрафиолетовым лучам очень чувствительны хвойные деревья и злаки, овощи и бахчевые культуры, сахарный тростник и бобовые. Данные экспериментов свидетельствуют, что рост некоторых растений сдерживается уже нынешним уровнем радиации.
Морские организмы неустойчивы к ультрафиолетовым лучам. Показано, что при снижении содержания озона в озоновом слое на 16,5 % первичная продуктивность в Мировом океане может уменьшиться на 5 % по сравнению с современным уровнем. Необходимо отметить, что любые глобальные изменения в биомассе или в продукции планктонных организмов могут привести к изменению биохимического цикла углерода в океане и нарушению баланса окиси углерода между океаном и атмосферой.
Воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к мутациям на генном уровне. По оценкам американских исследователей, уменьшение озонового слоя на 50 % приведёт к возрастанию повреждений ДНК в 2,5 раза, что в свою очередь может повлечь за собой увеличение частоты заболевания раком кожи в 7,5-8 раз.
В 1987 году правительства 56 стран подписали Монреальский протокол, по которому обязались в ближайшее десятилетие вдвое сократить производство фторуглеродов и других веществ, разрушающих озоновый слой. К 1996 году промышленно развитые страны полностью прекратили производство фреонов, а также разрушающих озон галлонов и тетрахлорида углерода. Развивающиеся страны сделают это только к 2010 году.
За годы, которые прошли с момента подписания Монреальского протокола, производство и потребление веществ, наиболее опасных для озонового слоя, сократилось более чем вдвое. Остановлен рост содержания в атмосфере ОРВ. Учёные полагают, что уже в ближайшие годы начнётся восстановление озонового слоя.
Кислотные дожди.
Кислотные дожди, содержащие растворы серной (H2
SO4
) и азотной (HNO3
) кислот, наносят значительный ущерб природе. Их жертвами становятся земля, водоёмы, растительность, животные и постройки. На территории России в 1996 году вместе с осадками выпало более 4 млн. т серы и 1,25 млн. т нитратного азота. Особенно тревожная ситуация сложилась в Центральном и Центрально-Чернозёмном районах, а также в Кемеровской области и Алтайском крае, в Норильске. В Москве и Санкт-Петербурге с кислотными дождями на землю в год выпадает до 1500 кг серы на 1 км².
При сжигании любого ископаемого топлива (угля, горючего сланца, мазута) в составе выделяющихся газов содержатся диоксид серы (SO2
) и азота (NO2
). В зависимости от состава топлива их может быть больше или меньше. Миллионы тонн диоксидов серы (SO2
), выбрасываемые в атмосферу, превращают выпадающие дожди в слабый раствор кислот.
Окислы азота образуются при соединении азота с кислородом воздуха при высоких температурах, главным образом в двигателях внутреннего сгорания и котельных установках. Получение энергии сопровождается закислением окружающей среды. Дело осложняется ещё и тем, что трубы теплоэлектростанций (ТЭС) рассевают выбросы на огромные территории.
Дождевая вода, образующаяся при конденсации водяного пара, должна иметь нейтральную реакцию, т.е. pH=7. В воздухе всегда присутствует диоксид углерода (CO2
), т.е. углекислый газ, и дождевая вода, растворяя его, чуть подкисляется (до pH 5,6-5,7). А вобрав кислоты, образующейся из диоксидов серы (SO2
) и азота (NO2
), дождь становится заметно кислым. Мировой рекорд принадлежит шотландскому городку Питлокри, где 20 апреля 1974 года выпал дождь с рН=2,4 – это уже не вода, а что-то вроде столового уксуса.
В 70-х годах ХХ века в реках и озёрах Скандинавских стран стала исчезать рыба, снег в горах окрасился в серый цвет, листва деревьев раньше времени устала землю. Очень скоро те же явления заметили в США, Канаде, Западной Европе. В Германии пострадало 30 %, а местами 50 % лесов. И всё это происходит вдали от городов и промышленных центров, т.е. облака кислотных дождей способны перемещаться на большие расстояния.
Влияние дождей на окружающую среду.
В водоёмах, пострадавших от кислотных дождей, погибают рыбы и водяные растения. Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, развивается суховершинность на больших площадях. Особенно страдают хвойные деревья, так как хвоя сменяется реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изреживаются кроны, повреждаются мелкие корни. У лиственных деревьев изменяется окраска листьев, гибнет часть кроны, повреждается кора.
Большой ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйственным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьшается их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.
Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разрушают памятники архитектуры. Прочный, твёрдый мрамор, смесь окислов кальция (CaOи CaO2
), реагирует с раствором серной кислоты (H2
SO4
) и превращается в гипс (CaSO4
). Смена температур, потоки дождя и ветер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Греции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу – шедевру индийской архитектуры, в Лондоне – Тауэру и Вестминстерскому аббатству. В Голландии статуи на соборе Св. Иоанна тают, как леденцы. Чёрными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.
Изучив данные о кислотности осадков, выпадающих в различных регионах Западной Европы, и о воздействии их на здания и сооружения, сотрудники Дублинского университета в Ирландии выявили, что самое катастрофическое положение сложилось в центре Манчестера (Великобритания), где за 20 месяцев кислотные осадки растворили более 120 г песчаника, мрамора или известняка на 1м² камня. Город пострадал очень сильно, хотя общее количество осадков в наблюдаемый отрезок времени там было крайне низким. Очевидно, слишком высока была степень их кислотности.
За Манчестером следует Липхун (графство Гемпшир, Великобритания), и Антверпен (Бельгия), где каждый камень под открытым небом потерял 100 г на 1 м³.
Страдают от кислотных дождей и люди, вынужденные потреблять питьевую воду, загрязнённую токсическими металлами - ртутью (Hg), свинцом (Pb), кадмием (Cd) и тому подобное.
Для того, чтобы спасти природу от закисления, необходимо снизить выбросы в атмосферу окислов серы и азота, но в первую очередь сернистого газа, так как именно серная кислота (H2
SO4
) и её соли на 70-80 % обусловливают кислотность дождей.
Экология Кузбасса.
За десятилетия народнохозяйственной деятельности, которая носила иррациональный характер, у Кузбасса сложился образ сырьевого региона с неисчерпаемыми богатствами. Последствия такой экономической политики оказались для области катастрофическими в экологическом отношении. Особенно это касается центральной части региона, где сосредоточено большинство промышленных предприятий. Здесь в наибольшей степени поражены практически все сферы обитания человека: воздух, земля, вода.
По объёму вредных выбросов Кузбасс занимает пятое место в Российской Федерации, уступая лишь Краснодарскому краю, Свердловской, Тюменской и Челябинской областям.
В декабре 1992 года государственная экспертиза Министерства экологии и природных ресурсов России признала, что основные промышленные центры Кузбасса имеют все признаки зоны экологического бедствия.
На правительственном уровне разрабатывается программа вывода области из экологического кризиса. В её основе разработка новой концепции развития добычи и переработки угля, химического, коксохимического и металлургического производств, машиностроения, предприятий энергетики, сельского хозяйства, производственной и социальной инфраструктуры с учётом экологической безопасности.
Администрация Кузбасса и местные экологи, со своей стороны, разработали экологическую программу, в которой делаются акценты на ряд приоритетов – проблем, которые можно частично решить своими силами. Например, необходимо срочно снизить остроту такой проблемы как очистка воды: по данным различных исследований, именно некачественная питьевая вода является причиной основного количества заболеваний среди местного населения.
Для этого с участием иностранных партнёров предпринимается целый комплекс мер. В течение последних лет в Кемерово почти постоянно работают эксперты из Франции. Ими изучена экологическая обстановка в бассейне реки Томь с целью создания здесь системы управления водными ресурсами по французской модели, успешно действующей в бассейне реки Сены.
Суть в том, что в специальной организации – бассейновом агентстве – аккумулируются средства, поступающие от предприятий и фирм, использующих воду в технологическом процессе и загрязняющих её. Эти средства затем служат источником финансирования мероприятий по очистке рек. В России же обчисления за пользование водой предприятия вносят в муниципальные бюджеты безадресно, и они, как правило, используются на другие цели.
В июле 1993 года в Париже был подписан договор о сотрудничестве между администрациями трёх сибирских областей, расположенных в бассейне Томи (в том числе администрацией Кузбасса), и Министерством охраны окружающей среды Франции, которое финансирует данный проект.
Проблема «чистой воды» одновременно решается и другими способами. В Париже был заключён контракт между администрацией области и фирмой «Дегремонт» (Degremont) о строительстве в Кузбассе двух станций водоподготовки с использованием (для дезинфекции) воды озона вместо традиционного для России хлора. В проекте стоимостью около миллиона франков участвуют также французские фирмы «DTV» и «Dumez».
В Новокузнецке успешно реализуется многолетний экологический проект с участием опытных специалистов из американского города Питсбурга. Актуальнейшими для Кузбасса экологическими проблемами сегодня, кроме очистки воды и атмосферы, являются переработка промышленных отвалов и рекультивация земель. Сегодня ведётся интенсивный поиск новейших технологий и методик для решения этих задач.
Охрана атмосферного воздуха.
Охрана атмосферного воздуха (ОАВ) – система мер, осуществляемых органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов РФ, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами в целях улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду.
Законодательство РФ в области ОАВ основывается на Конституции РФ и состоит из федерального закона «Об охране атмосферного воздуха» (1999 год) и принимаемых в соответствии с ним других федеральных законов и иных нормативных правовых актов РФ, а также законов и иных нормативных актов субъектов РФ.
Государственное управление в области ОАВ основывается на следующих принципах:
· приоритет охраны жизни и здоровья человека, настоящего и будущего поколений;
· обеспечение благоприятных экологических условий для жизни, труда и отдыха человека;
· недопущение необратимых последствий загрязнения атмосферного воздуха для окружающей и природной среды;
· обязательность государственного регулирования выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;
· гласность, полнота и достоверность информации о состоянии атмосферного воздуха и его загрязнении;
· научная обоснованность и комплексность подхода к охране атмосферного воздуха и охране окружающей среды в целом;
· обязательность соблюдения законодательства РФ в области ОАВ, ответственность за нарушение данного законодательства.
Гигиеническое нормирование в области ОАВ началось в стране сразу же после Великой Отечественной войны.
В нашем санитарном законодательстве существуют две предельно допустимые концентрации (ПДК) – максимально-разовая и среднесуточная. Максимально-разовая ПДК учитывает так называемые залповые, массивные выбросы вредных веществ в атмосферу. Она характеризует разовое, одномоментное влияние загрязнения атмосферного воздуха на организм человека.
Среднесуточная ПДК учитывает как пиковые, так и наименьшие концентрации атмосферных загрязнений, которые имеют место в течение суток. Эта концентрация представляет собой среднее арифметическое из всех проб, отобранных в населённом пункте в течение суток. Иными словами, среднесуточная концентрация включает в себя фоновые загрязнения атмосферного воздуха, а также как неблагоприятные, так и выгодные для населения условия.
При разработке ПДК учитывают ещё одно важное обстоятельство. Качество атмосферного воздуха должно быть таким, чтобы организму не пришлось использовать свои защитные механизмы. Установлено, что длительное напряжение этих механизмов при действии вредных веществ, поступающих с вдыхаемым воздухом, приводят к их торможению. Поэтому все разрабатываемые нормативы качества воздуха должны находиться ниже того уровня, который приводит к мобилизации защитных сил организма.
Для гигиенического нормирования вредных веществ в воздухе используется метод динамического наблюдения за состоянием здоровья населения, которое проживает вблизи промышленного предприятия (источника загрязнения атмосферы) и населения, проживающего в районах с чистым воздухом. При переходе от одного района к другому заболеваемость нарастает в той же последовательности, в которой нарастают концентрации загрязняющего вещества. Обследованию подлежат лица, которые проживают в данном районе длительный срок. На основании всех этих наблюдений уточняются ПДК, установленные в опытах на животных.
Гигиенические нормативы качества атмосферного воздуха установлены для 395 веществ в максимально-разовых ПДК и для 368 веществ в среднесуточных ПДК.
Выработка и потребление огромного количества энергии, улично-дорожная сеть и транспортный комплекс, предприятия промышленности, размещаемые на территории городов, являются причиной масштабного воздействия на все компоненты городской среды, в первую очередь – на состояние атмосферного воздуха, заключающегося в его антропогенном загрязнении.
Несмотря на все предпринимаемые меры по контролированию выбросов и их снижению в связи с падением производства, уровень загрязнения атмосферы на территории крупных и крупнейших городов России продолжает оставаться высоким. Список, в который Росгидромет включает города с самым высоким уровнем загрязнения воздуха в 1999 году, насчитывает 22 города.
Города с наибольшим уровнем загрязнения воздуха в 1999 году.
| Города | Вещества, определя- ющие высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха |
Города | Вещества, определя- ющие высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха |
| Балаково | Сероуглерод, формальдегид, диоксид азота (NO2
|
Москва | аммиак (NH3
азота (NO2
|
| Бийск | Формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота (NO2
|
Новокузнецк | Формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота (NO2
фтористый водород |
| Братск | Диоксид азота (NO2
), формальдегид, фтористый водород, сероуглерод |
Новороссийск | Диоксид азота (NO2
), бензапирен, взвешенные вещества |
Екатеринбург |
Формальдегид, бензапирен, акролеин | Омск | Формальдегид, ацетальдегид, сажа |
| Иркутск | Формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота (NO2
|
Ростов-на-Дону | Диоксид азота (NO2
), формальдегид, взвешенные вещества |
| Кемерово | Сероуглерод, аммиак (NH3
), формальдегид, сажа |
Селенгинск | Формальдегид, фенол, сероуглерод, метилмеркаптан |
| Красноярск | Бензапирен, взвешенные вещества, хлор (Cl) | Тюмень | Взвешенные вещества, формальдегид, свинец (Pb) |
| Краснодар | Фенол, формальдегид, взвешенные вещества | Улан-Удэ | Взвешенные вещества, формальдегид, диоксид азота (NO2
), |
| Липецк | Фенол, аммиак (NH3
азота (NO2
|
Хабаровск | Бензапирен, диоксид серы (SO2
), диоксид азота (NO2 ), формальдегид, аммиак (NH3 ), |
| Магадан | Фенол, формальдегид, диоксид азота (NO2
) |
Чита | Бензапирен, формальдегид, взвешенные вещества, диоксид азота (NO2
|
| Магнитогорск | Бензапирен, фенол, взвешенные вещества | Южно-Сахалинск | Сажа, взвешенные вещества, диоксид азота (NO2
) |