бесплатно рефераты
 

Загрязнение атмосферы

мг/м3 в чистой атмосфере до 2.10 мг/м3 в индустриальных районах.

Концентрация аэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с

интенсивным автомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской

местности. Среди аэрозолей антропогенного происхождения особую опасность

для биосферы представляет свинец, концентрация которого изменяется от

0,000001 мг/м3 для незаселенных районов до 0,0001 мг/м3 для селитебных

территорий. В городах концентрация свинца значительно выше – от 0,001 до

0,03 мг/м3.

Аэрозоли загрязняют не только атмосферу, но и стратосферу, оказывая

влияние на ее спектральные характеристики и вызывая опасность повреждения

озонового слоя. Непосредственно в стратосферу аэрозоли поступают с

выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы,

диффундирующие в стратосфере.

Основной аэрозоль атмосферы – сернистый ангидрид (SO2), несмотря на

большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4

– 5 суток). По современным оценкам, на больших высотах выхлопные газы

авиационных двигателей могут увеличить естественный фон SO2 на 20%. Хотя

эта цифра невелика, повышение интенсивности полетов уже в ХХ веке может

сказаться на альбедо земной поверхности в сторону его увеличения. Выбросы

SO2 в приземном слое могут увеличить оптическую толщину атмосферы в

видимых частях спектра, что приведет к некоторому уменьшению поступления

солнечной радиации в приземном слое воздуха. Таким образом, климатический

эффект выбросов SO2 противоположен эффекту выбросов СО2, однако быстрое

вымывание сернистого ангидрида атмосферными осадками значительно ослабляет

в целом его воздействие на атмосферу и климат. Ежегодное поступление

сернистого газа в атмосферу только вследствие промышленных выбросов

оценивается почти в 150 млн. т. В отличие от углекислого газа сернистый

ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием

коротковолновой солнечной радиации он быстро превращается в серный ангидрид

и в контакте с водяным паром переводится в сернистую кислоту. В

загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро

переводится в серную кислоту, которая, соединяясь с капельками воды,

образует так называемые кислотные дожди.

На практике для определения степени загрязнения атмосферного воздуха

используют два норматива: предельно допустимая концентрация среднесуточная

(ПДКсс) – для оценки осредненных за продолжительный период (от суток до

года) концентраций и ПДКмр – для оценки непосредственно измеренных

максимальных разовых концентраций химического вещества в воздухе населенных

мест (при 20-минутной экспозиции).

Контроль загрязнения атмосферы на территории России осуществляется

почти в 350 городах. Система наблюдения включает 1200 станций и охватывает

почти все города с населением более 100 тыс. жителей и города с крупными

промышленными предприятиями.

Максимальные разовые концентрации таких загрязнителей воздуха, как

пыль, оксид углерода, диоксид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид

водорода, превышают соответствующие ПДКмр более чем в 75% городов,

контролируемых по каждой примеси. Во многих городах зарегистрировано

превышение загрязнений в 5 – 10 раз и более, при этом воздух загрязнен

сразу несколькими вредными веществами. К числу таких наиболее загрязненных

городов относятся: Березники, Братск, Екатеринбург, Красноярск, Липецк,

Магнитогорск, Москва, Новокузнецк, Норильск, Череповец и многие другие.

Более 50 млн. человек испытывают воздействие различных вредных

веществ, содержащихся в воздухе в концентрациях, равных 10 ПДК, а свыше 60

млн. человек подвергаются воздействию вредных веществ, концентрация которых

превышает 5 ПДК.

На загрязнение воздушного бассейна большое влияние оказывает

выпадение кислотных соединений. Сегодня серно- и азотокислотные осадки

выпадают на значительных территориях Российской Федерации. Как правило, они

образуются в зоне действия предприятий цветной металлургии и химической

переработки сернистого газового конденсата, а также на траекториях переноса

воздушных масс от этих предприятий. Так, в районе Норильска сернокислотные

осадки отравили тундру, озера и животный мир на многие сотни километров

вокруг. Сернокислотные выбросы предприятий Норильска доносятся с дождями до

Канады.

Трансграничное загрязнение

На загрязнение окружающей природной среды значительное влияние

оказывают трансграничные переносы загрязняющих веществ из стран,

соседствующих с Россией.

Основными районами трансграничного влияния на атмосферу России

являются:

Западная и Восточная Европа (особенно Германия и Польша);

Северо-восточные районы Эстонии (район добычи и переработки сланцев);

Украина (радиоактивное загрязнение в районе Чернобыля, высокая

концентрация промышленных узлов в центральной части, в Харьковской области

и Донбассе);

Северо-западный Китай (радиоактивное загрязнение);

Северная Монголия (горнопромышленные районы).

К основным районам трансграничного влияния России на атмосферу

сопредельных территорий относятся:

Кольский п-ов (горнопромышленные районы) – на Финляндию и Норвегию;

Санкт-Петербургский промышленный узел – на Финляндию и Эстонию;

Южный Урал (промышленное и радиоактивное загрязнение) – на Казахстан;

Новая Земля, Карское и Баренцево моря – возможен разнос

радиоактивного загрязнения на сопредельные территории.

Водообмен России с сопредельными территориями характеризуется

значительным преобладанием притока поверхностных вод над их оттоком. Кроме

того, состояние водных ресурсов бассейнов Волги и Дона оказывает влияние на

экологическую обстановку в Каспийском и Черном морях, являющихся

межгосударственными водными объектами.

Метеорологический синтезирующий центр «Восток» в рамках программы

ЕМЕП (МСЦ-В, г. Москва) на основе экспертных оценок данных по выбросам

выполнил ориентировочные расчеты трансграничного переноса свинца и кадмия.

Результаты этих расчетов показали, что загрязнение территории России

свинцом и кадмием, переносимыми из других стран, в основном, из стран –

участников Конвенции о трансграничном загрязнении воздуха на большие

расстояния, значительно превышает загрязнение территории этих стран свинцом

и кадмием от российских источников, что обусловлено доминированием западно-

восточного переноса воздушных масс.

«Импорт» этих металлов в Россию из Польши, Германии и Швеции более,

чем в 10 раз превышает их «экспорт» из России. «Импорт» свинца из Украины,

Белоруссии и Латвии в 5 – 7 раз превышает его «экспорт» из России, а

«импорт» кадмия из этих стран и Финляндии – в 7 – 8 раз. При этом выпадения

свинца на европейской территории России (ЕТР) довольно значительны и

составляют ежегодно: из Украины – около 1100 т, Польши и Белоруссии – по

180 – 190 т, Германии – более 130 т. Выпадения кадмия на ЕТР из Украины

ежегодно превышают 40 т, Польши – почти 9 т, Белоруссии – около 7 т,

Германии – более 5 т, Финляндии – свыше 6 т. Эти поступления особенно

существенны для западных регионов России.

От источников Российской Федерации суммарные выпадения свинца и

кадмия на ее европейские территории составляют около 70%, а на долю

источников других стран приходится 30%. Однако доля трансграничного

загрязнения этими металлами западных районов России значительно превышает

30%.

Озоновый слой Земли

Озоновый слой Земли – это слой атмосферы, близко совпадающий со

стратосферой, лежащий между 7 – 8 (на полюсах), 17 – 18 (на экваторе) и 50

км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул

озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого

на Земле. Его концентрация на высоте 20 – 22 км от поверхности Земли, где

она достигает максимума, ничтожно мала. Эта естественная защитная пленка

очень тонка: в тропиках ее толщина составляет всего 2 мм, у полюсов она

вдвое больше.

Активно поглощающий ультрафиолетовое излучение озоновый слой создает

оптимальные световой и термические режимы земной поверхности, благоприятные

для существования живых организмов на Земле. Концентрация озона в

стратосфере непостоянна, увеличиваясь от низких широт к высоким, и

подвержена сезонным изменениям с максимумом весной.

Своему существованию озоновый слой обязан деятельности

фотосинтезирующих растений (выделение кислорода) и действию на кислород

ультрафиолетовых лучей: 3О2+235кДж= 2О3.

Он защищает все живое на Земле от губительного действия этих лучей.

Молекула газа озона содержит три атома кислорода (О3) в отличие от обычной,

двухатомной, молекулы кислорода (О2). Предполагается, что глобальное

загрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и

др.) может нарушить функционирование озонового слоя Земли.

Главную опасность для атмосферного озона составляет группа химических

веществ, объединенных термином «хлор-фторуглероды» (ХФУ), называемых также

фреонами. В течение полувека эти химикаты, впервые полученные в 1928 г.,

считались чудо - веществами. Они нетоксичны, инертны, чрезвычайно

стабильны, не горят, не растворяются в воде, удобны в производстве и

хранении. И поэтому сфера применения ХФУ динамично расширялась. В массовых

масштабах их начали использовать в качестве хладагентов при изготовлении

холодильников. Затем они стали применяться в системах кондиционирования

воздуха, а с началом всемирного аэрозольного бума получили самое широкое

распространение. Фреоны оказались очень эффективны при промывке деталей в

электронной промышленности, а также нашли широкое применение в производстве

пенополиуретанов. Пик их мирового производства пришелся на 1987 – 1988 гг.

и составил около 1,2 – 1,4 млн., т. в год, из которых на долю США

приходилось около 35%.

Механизм действия фреонов следующий. Попадая в верхние слои

атмосферы, эти инертные у поверхности Земли вещества становятся активными.

Под воздействием ультрафиолетового излучения химические связи в их

молекулах нарушаются. В результате выделяется хлор, который при

столкновении с молекулой озона «вышибает» из нее один атом. Озон перестает

быть озоном, превращаясь в кислород. Хлор же, соединившись временно с

кислородом, опять оказывается свободным и «пускается в погоню» за новой

«жертвой». Его активности и агрессивности хватает на то, чтобы разрушить

десятки тысяч молекул озона.

Активную роль в образовании и разрушении озона играют также оксиды

азота, тяжелых металлов (меди, железа, марганца), хлор, бром, фтор. Поэтому

общий баланс озона в стратосфере регулируется сложным комплексом процессов,

в которых значительными являются около 100 химических и фотохимических

реакций. С учетом сложившегося в настоящее время газового состава

стратосферы в порядке оценки можно говорить, что около 70 % озона

разрушается по азотному циклу, 17 – по кислородному, 10 – по водородному,

около 2 – по хлорному и другим и около 1,2 % поступает в тропосферу.

В этом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты

участвуют как бы в виде катализаторов, не меняя своего «содержания»,

поэтому процессы, приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению из

нее, существенно сказываются на содержании озона. В связи с этим попадание

в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств таких

веществ может устойчиво и долгосрочно влиять на установившийся баланс,

связанный с образованием и разрушением озона.

Нарушить экологический баланс, как показывает жизнь, совсем несложно.

Неизмеримо сложнее восстановить его. Озоноразрушающие вещества на редкость

стойки. Различные виды фреонов, попав в атмосферу, могут существовать в ней

и творить свое разрушительное дело от 75 до 100 лет.

Малозаметные поначалу, но накапливающиеся изменения озонового слоя

привели к тому, что в Северном полушарии в зоне от 30 до 64-го градуса

северной широты с 1970 г. общее содержание озона сократилось на 4% зимой и

на 1% летом. Над Антарктидой – а именно здесь впервые была обнаружена

«пробоина» в озоновом слое – каждую полярную весну открывается огромная

«дыра», с каждым годом все увеличивающаяся. Если в 1990 – 1991 гг. размеры

озоновой «дыры» не превышали 10,1 млн. км2, то в 1996 г., как сообщает

бюллетень Всемирной метеорологической организации (ВМО), ее площадь уже

составляла 22 млн. км2. Эта площадь в 2 раза больше площади Европы.

Количество озона над шестым континентом было вполовину ниже нормативного.

Более 40 лет ВМО наблюдает за озоновым слоем над Антарктидой. Феномен

регулярного образования «дыр» именно над ней и Арктикой объясняется тем,

что озон особенно легко уничтожается при низких температурах.

Впервые беспрецедентная по своим масштабам озоновая аномалия в

Северном полушарии, «накрывшая» гигантскую площадь от побережья Ледовитого

океана до Крыма, была зафиксирована в 1994 г. Озоновый слой угасал на 10 –

15%, а в отдельные месяцы – на 20 – 30%. Однако даже эта – исключительная

картина не говорила о том, что вот-вот грянет еще более масштабная

катастрофа.

И, тем не менее, уже в феврале 1995 г. ученые Центральной

аэрологической обсерватории (ЦАО) Росгидромета зарегистрировали

катастрофическое падение (на 40%) озона над районами Восточной Сибири. К

середине марта ситуация еще более осложнилась. Это означало только одно –

над планетой образовалась еще одна озоновая «дыра». Однако сегодня трудно

говорить о периодичности появления этой «дыры». Будет ли она увеличиваться

и какую территорию захватит – это покажут наблюдения.

Происшедшее в Восточной Сибири аномальное явление вызвало настоящий

шок у мировой научной общественности. На проходившей недавно в Греции

международной конференции достаточно активно обсуждалась, в частности,

Сибирская аномалия. Однако там не было выработано единого мнения о причинах

возникновения подобных явлений.

В 1985 г. над Антарктидой исчезла почти половина озонового слоя, при

этом появилась «дыра», которая через два года расползлась на десятки

миллионов квадратных километров и вышла за пределы шестого континента. С

1986 г. истощение озона не только продолжалось, но и резко усиливалось – он

улетучивался в 2 – 3 раза быстрее, чем прогнозировали ученые. В 1992 г.

озоновый слой уменьшился не только над Антарктидой, но и над другими

районами планеты. В 1994 г. была зарегистрирована гигантская аномалия,

захватившая территории Западной и Восточной Европы, Северной Азии и

Северной Америки.

Если вникнуть в эту динамику, то складывается впечатление, что

атмосферная система действительно вышла из равновесия и неизвестно, когда

стабилизируется. Возможно, озоновые метаморфозы в какой-то мере есть

отражение длительных циклических процессов, о которых мы мало что знаем.

Для объяснения нынешних озоновых пульсаций нам не хватает данных. Быть

может, они естественного происхождения, и, возможно, со временем все

утрясется.

Многие страны мира разрабатывают и осуществляют мероприятия по

выполнению Венских конвенций об охране озонового слоя и Монреальского

протокола по веществам, разрушающим озоновый слой.

В чем заключается конкретность мер по сохранению озонового слоя над

Землей?

Согласно международным соглашениям промышленно развитые страны

полностью прекращают производство фреонов и тетрахлорида углерода, которые

также разрушают озон, а развивающиеся страны – к 2010 г. Россия из-за

тяжелого финансово-экономического положения попросила отсрочки на 3 – 4

года.

Вторым этапом должен стать запрет на производство метилбромидов и

гидрофреонов. Уровень производства первых в промышленно развитых странах с

1996 г. заморожен, гидрофреоны полностью снимаются с производства к 2030 г.

Однако развивающиеся страны до сих пор не взяли на себя обязательств по

контролю над этими химическими субстанциями.

Восстановить озоновый слой над Антарктидой при помощи запуска

специальных воздушных шаров с установками для производства озона надеется

английская группа защитников окружающей среды, которая называется «Помогите

озону». Один из авторов этого проекта заявил, что озонаторы, работающие от

солнечных батарей, будут установлены на сотнях шаров, наполненных водородом

или гелием.

Несколько лет назад была разработана технология замены фреона

специально подготовленным пропаном. Ныне промышленность уже на треть

сократила выпуск аэрозолей с использованием фреонов, В странах ЕЭС намечено

полное прекращение использования фреонов на заводах бытовой химии и т.д.

Разрушение озонового слоя – один из факторов, вызывающих глобальное

изменение климата на нашей планете. Последствия этого явления, названного

«парниковым эффектом», крайне сложно прогнозировать. А ведь ученые с

тревогой говорят и о возможности изменения количества осадков,

перераспределении их между зимой и летом, о перспективе превращения

плодородных регионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана

в результате таяния полярных льдов.

Последствия разрушения озонового слоя можно проиллюстрировать

примерами. Так, 1%-ное сокращение озонового слоя вызывает 4%-ный скачок в

распространении рака кожи. Вызывая рак кожи и ее старение, ультрафиолетовые

лучи одновременно подавляют иммунную систему, что приводит к возникновению

инфекционных, вирусных, паразитарных и других заболеваний, к которым

относятся корь, ветряная оспа, малярия, лишай, туберкулез, проказа и др.

Десятки миллионов жителей планеты полностью или частично потеряли зрение из-

за катаракты – болезни, которая возникает в результате повышенной солнечной

радиации.

Рост губительного воздействия ультрафиолетового излучения вызывает

деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижает урожайность

сельскохозяйственных культур и продуктивность Мирового океана.

К ультрафиолетовым лучам очень чувствительны хвойные деревья и злаки,

овощи, бахчевые культуры, сахарный тростник и бобовые. Данные экспериментов

свидетельствуют о том, что рост некоторых растений сдерживается

существующим уровнем радиации.

Фоновое загрязнение атмосферы.

Фоновое техногенное загрязнение атмосферы формируется преимущественно

под влиянием промышленных выбросов и условий регионального и глобального

рассеяния загрязняющих веществ в атмосфере.

Содержание диоксида серы в атмосфере фоновых районов европейской

территории России в холодное время года изменяется от 0,0046 мг/м3 на

северо-западе до 0,001 мг/м3 в юго-восточной части региона, сульфатов – от

0,01 до 0,007 мг/м3. В теплое время года концентрация диоксида серы в 2 – 8

раз ниже. Повышение концентраций зимой обусловлено ухудшением

метеорологических условий рассеяния примесей, увеличением количества

промышленных выбросов, замедлением химических процессов трансформации

веществ при низкой температуре воздуха.

На азиатской территории России фоновые концентрации диоксида серы и

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5


ИНТЕРЕСНОЕ



© 2009 Все права защищены.