Экологические последствия загрязнения атмосферы

Воздействие загрязнения воздуха на организм человека. Фи­зиологическое воздействие на человеческий организм загряз­нителей атмосферного воздуха различно. Оксид углерода (угар­ного газа) прочно соединяется с гемоглобином крови, что препятствует нормальному снабжению органов и тканей кис­лородом, в результате ослабляются процессы мыслительной деятельности, замедляются рефлексы, возникает сонливость, возможны потери сознания и смерть от удушья. Диоксид крем­ния (SiO₂), содержащийся в пыли, вызывает тяжелое заболе­вание легких – силикоз. Диоксид серы, соединяясь с влагой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань. Оксиды азота раздражают и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, увеличивают восприимчивость к инфекцион­ным заболеваниям, вызывают бронхит и пневмонию. Если в воздухе содержатся совместно оксиды азота и диоксид серы, то возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газообразной смеси. Частицы размером менее 5 мкм спо­собны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в аль­веолах легких, засорять слизистые оболочки.

Незначительные по объему выбросы такие, как бензпирен, соединения свинца, кадмия, ртути, мышьяка, кобальта, фосфора и др., могут оказывать воздействие, растянутое во времени. Они обладают канцерогенным действием, вызывают дефекты у новорожденных, снижают иммунитет, угнетают кро­ветворную и нервную системы и т.д.

Парниковый эффект и глобальное потепление климата. Пар­никовый (тепличный, оранжерейный) эффект – разогрев ниж­них слоев атмосферы, вследствие способности атмосферы про­пускать коротковолновую солнечную радиацию, но задержи­вать длинноволновое тепловое излучение земной поверхности. Водяной пар задерживает около 60% теплового излучения Земли и углекислый газ – до 18%. В отсутствие атмос­феры средняя температура земной поверхности была бы -23°С, а в действительности она составляет +15° С.

Парниковому эффекту способствует поступление в атмос­феру антропогенных примесей (диоксида углерода, метана, фреонов, оксида азота и др.). За последние 50 лет содержание углекислого газа в атмосфере возросло с 0,027 до 0,036%. Это привело к повышению среднегодовой температуры на планете на 0,6°. Существуют модели, согласно которым, если темпера­тура приземного слоя атмосферы поднимется еще на 0,6°–0,7°, произойдет интенсивное таяние ледников Антарктиды и Гренландии, что приведет к повышению уровня воды в океа­нах и затоплению до 5 млн. км² низменных, наиболее густо заселенных равнин.

Отрицательные для человечества последствия парникового эффекта заключаются в повышении уровня Мирового океана в результате таяния материковых и морских льдов, теплового расширения океана и т.п. Это приведет к затоплению при­морских равнин, усилению абразионных процессов, ухудше­нию водоснабжения приморских городов, деградации манг­ровой растительности и т.п. Увеличение сезонного протаивания грунтов в районах с вечной мерзлотой создаст угрозу до­рогам, строениям, коммуникациям, активизирует процессы за­болачивания, термокарста и т.д.

Положительные для человечества последствия парниково­го эффекта связаны с улучшением состояния лесных экосис­тем и сельского хозяйства. Повышение температуры приведет к увеличению испарения с поверхности океана, это вызовет возрастание влажности климата, что особенно важно для арид­ных (сухих) зон. Повышение концентрации углекислого газа увеличит интенсивность фотосинтеза, а значит, продуктивность диких и культурных растений.

Разрушение «озонового слоя». Озоновый слой (озоносфера) – слой атмосферы с наибольшей концентрацией озона (О₃) на высоте 20–25 (22–24) км. Содержащееся в озоновом слое коли­чество озона невелико: в приземных условиях атмосферы (при давлении 760 мм и температуре +20° С) он образовал бы слой толщиной всего 3 мм. В атмосфере озон образуется из кислоро­да под действием ультрафиолетового излучения.

«Озоновая дыра» – значительное пространство в озоносфере планеты с заметно пониженным (до 50% и более) содержа­нием озона. Считается, что основной причиной возникнове­ния «озоновых дыр» является значительное содержание в атмосфере фреонов. Фреоны (хлорфторуглероды, или ФХУ) – высоколетучие, химически инертные у земной поверхности вещества, широко применяемые в производстве и быту в качестве хладагентов (холодильники, кондиционеры, рефриже­раторы), пенообразователей и распылителей (аэрозольные упаковки). Фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон.

Истощение озонового слоя в атмосфере Земли приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность. Ультрафиолетовые лучи в небольших дозах не­обходимы живым организмам (стимуляция роста и развития клеток, бактерицидное действие, синтез витамина В и т. д.), в больших дозах губительны из-за способности вызывать рако­вые заболевания и мутации.

Кислотные дожди. Кислотный дождь – дождь или снег, под­кисленный до рН < 5,6 из-за растворения в атмосферной вла­ге антропогенных выбросов (оксиды серы, оксиды азота, хлороводород, сероводород и др.).

Отрицательное воздействие кислотных дождей на раститель­ность проявляется как в прямом биоцидном воздействии на растительность, так и в косвенном через снижение рН почв. Выпадение кислотных дождей приводит к ухудшению состоя­ния и гибели целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур. Кроме того, отрицательное воздействие кислотных дождей проявляется в закислении пресноводных водоемов. Снижение рН воды вы­зывает сокращение запасов промысловой рыбы, деградацию многих видов организмов и всей водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоема. Негативные послед­ствия кислотных дождей зафиксированы в Канаде, США, Ев­ропе, России, Украине, Белоруссии и других странах.

Смог. Смог – ядовитая смесь дыма, тумана и пыли. Разли­чают два типа смога: лондонский и лос-анджелесский.

Лондонский (зимний) смог образуется зимой в крупных про­мышленных центрах при неблагоприятных погодных услови­ях: отсутствии ветра и температурной инверсии. Температур­ная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой (в слое 300–400 м) вместо обычного понижения. В результате дым и загрязняющие вещества (пыль, оксиды серы и углерода) не могут подняться вверх и рассеяться, а образуют туманную завесу.

Лос-анджелесский (летний, фотохимический) смог возника­ет летом также при отсутствии ветра и температурной инвер­сии, но обязательно в солнечную погоду. Он образуется при воздействии солнечной радиации на оксиды азота и углеводо­роды, поступающие в воздух в составе выхлопных газов авто­мобилей и выбросов предприятий. В результате образуются высокотоксичные загрязнители – фотооксиданты, состоящие из озона, органических пероксидов, пероксида водорода, аль­дегидов и т.д.

Смог вызывает обострение респираторных заболеваний, раздражение глаз, ухудшение физического состояния и т.д. вплоть до летального исхода. В 1952 г. в Лондоне от смога за две недели погибло более 4000 человек. Рассеять смог может только ветер, а бороться с ним можно путем сокращения выбросов загрязнителей в атмосферу.

Защита атмосферы

В целях защиты атмосферы от загрязнения применяют сле­дующие экозащитные мероприятия:

– экологизация технологических процессов;

– очистка газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– соблюдение нормативов допустимых выбросов вредных веществ;

– устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-пла­нировочные решения и др.

Экологизация технологических процессов – это в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безот­ходных и малоотходных технологий, исключающих попада­ние в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Кроме того необходима предварительная очистка топлива или замена его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, рециркуляция газов, перевод различных агрегатов на элек­троэнергию и др.

Актуальнейшая задача современности – снижение загряз­нения атмосферного воздуха отработанными газами автомо­билей. В настоящее время ведется активный поиск альтерна­тивного, более «экологически чистого» топлива, чем бензин. Продолжаются разработки двигателей автомобилей, работа­ющих на электроэнергии, солнечной энергии, спирте, водо­роде и др.

Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Нынеш­ний уровень технологий не позволяет добиться полного пре­дотвращения поступления вредных примесей в атмосферу с газовыми выбросами. Поэтому повсеместно используются раз­личные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных примесей (NО, NО₂, SO₂, SO₃ и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воз­духа, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки: сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры), мокрые пылеуловители (скрубберы и др.), фильтры, электро­фильтры (каталитические, абсорбционные, адсорбционные) и дру­гие методы для очистки газов от токсичных газо- и парообраз­ных примесей.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это снижение их опасных концентраций до уровня соответствующего ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помощью высо­ких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеиваю­щий эффект. К сожалению, этот метод позволяет снизить ло­кальное загрязнение, но при этом проявляется региональное.

Устройство санитарно-защитных зон и архитекгурно-планировочные мероприятия.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или обще­ственных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от класса производства, степени вред­ности и количества выделяемых в атмосферу веществ. При этом граждане, чье жилище оказалось в пределах СЗЗ, защи­щая свое конституционное право на благоприятную среду, могут требовать либо прекращения экологически опасной де­ятельности предприятия, либо переселения за счет предприя­тия за пределы СЗЗ.

Архитектурно-планировочные мероприятия включают пра­вильное взаимное размещение источников выброса и насе­ленных мест с учетом направления ветров, выбор под заст­ройку промышленного предприятия ровного возвышенного места, хорошо продуваемого ветрами и т. д.