Атмосфера: проблемы загрязнения

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

по дисциплине «Экология»

на тему: «Атмосфера: проблемы загрязнения» 
 
 
 

Выполнил: __________________

Проверил: ____________________ 
 
 
 
 
 
 
 

2007

 

      СОДЕРЖАНИЕ 

Введение

1. Химическое загрязнение атмосферы
1. Основные загрязняющие вещества
2. Аэрозольное загрязнение атмосферы
3. Фотохимический туман (смог)
4. Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)

2. Загрязнение  атмосферы подвижных источников  выбросов

2.1 Автотранспорт

2.2 Самолёты

2.3 Шумы

3. Влияние  загрязнения атмосферы на человека, растительный и животный мир

3.1 Влияние  радиоактивных веществ на растительный  и животный мир

Заключение

Список  литературы 

 

      ВВЕДЕНИЕ 

     Вмешательство человека в природу известно издавна. В процессе эволюции человечество все  больше и больше приспосабливало  окружающий мир под себя, не задумываясь  о возможных проблемах в будущем.

     Регулярно вырубаются леса, повышается расход невозобновимых видов сырья, все больше пахотных земель выбывает из экономики для строительства новых городов и заводов.

     Человеку  приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию, что может быть чревато глобальной опасностью для человечества.

     При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, значительно ухудшающих экологическую ситуацию на планете.

     К ним относятся химическое загрязнение  среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Увеличение накопления углекислого газа в атмосфере, что грозит повышением среднегодовой температуры на планете. Химическое загрязнение почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. Продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, занимающее уже значительную часть его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не остается и доли сомнения, что все рассмотренные факторы, губительно сказываются на биосфере Земли, а соответственно и на само человечество в целом. 

 

      ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ  АТМОСФЕРЫ 

     1.1 ОСНОВНЫЕ ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВЕЩЕСТВА 

     Хочется начать с обзора факторов, приводящих к ухудшению состояния атмосферы - одной из важнейших составляющих биосферы.

     Человек загрязняет атмосферу тысячелетиями, однако последствия потребления огня, который использовался этот период, были незначительны. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и, незакопченные сажей, стены пещеры. Это незначительное загрязнение воздуха не представляло проблемы, так как люди обитали в то время небольшими группами, занимая обширную девственную природную среду. И даже более плотное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось серьезными последствиями.

     Но  гармония длилась лишь до начала девятнадцатого века. Людям, как высшим по разуму созданиям, показалось правомерным покорить природу и прогнуть ее под себя, используя ее ресурсы исключительно для своей пользы. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить невозможно. Заводы, заменяющие чистые ресурсы Земли на ядовитые выбросы в атмосферу. Таков результат великих изобретений и завоеваний человека.

     Остановимся на подробном рассмотрении основных видов загрязнения атмосферы. К ним относят промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Доказано, что наибольшее загрязнение воздуха создает промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, вместе с дымом выбрасывающие в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, в большей степени, цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Ядовитые газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

     Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются вторичные признаки.

     Основным  источником пирогенного загрязнения  на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

     3) Оксид углерода. Получается при  неполном сгорании углеродистых  веществ. В воздух он попадает  в результате сжигания твердых  отходов, с выхлопными газами  и выбросами промышленных предприятий.

     4) Сернистый ангидрид. Выделяется  в процессе сгорания серосодержащего  топлива или переработки сернистых руд

     5) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.

     6) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы

     7) Окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.

     8) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом.

     9) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. 

     1.2 АЭРОЗОЛЬНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ 

     Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или водяным паром. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей.

     Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.

     Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена и другие. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 11 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана. 

     1.3 ФОТОХИМИЧЕСКИЙ ТУМАН  (СМОГ) 

     Фотохимический  туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.

       При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул, и избыток озона массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты.. В результате продолжающейся диссоциации новые так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. 

     1.4 ПРОБЛЕМА КОНТРОЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСА В АТМОСФЕРУ ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ ВЕЩЕСТВ ПРОМЫШЛЕННЫМИ ПРЕДПРИЯТИЯМИ (ПДК) 

     Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК - такие концентрации, которые на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей. Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО - Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК , а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК . Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивается с ПДК длительного действия - среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнение воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя - индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значения ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют. Максимальные разовые концентрации основных загрязняющих веществ были наибольшими в Норильске (оксилы азота и серы), Фрунзе (пыль), Омске (угарный газ). Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения 1 более 500 тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов многих специфических веществ до сих пор остается нерешенной.