Загрязнение атмосферного воздуха.

Тема №8. Антропогенные воздействия на атмосферу, гидросферу, литосферу.

Тематика презентаций для проблемного семинара.

1. Антропогеное воздействие на окружающую среду.

2. Загрязнение атмосферы

3. Загрязнение гидросферы

4. Загрязнение почвы

5. Загрязнение космического пространства

6. Загрязнение биосферы

7. Шум и его влияние на биосферу.

8. Радиоактивное загрязнение.

9. Электромагнитное излучение и его влияние на биосферу.

10. Биологическое загрязнение.

Экологические последствия загрязнения атмосферы.

Под загрязнением понимается процесс привнесения в воздух или образование в нем физических агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воздействующих на среду жизни или наносящих урон материальным ценностям. В определенном смысле загрязнением можно считать и изъятие из воздуха отдельных газовых ингредиентов (в частности, кислорода) крупными технологическими объектами. И дело не только в том, что попадающие в атмосферу газы, пыль, сера, свинец и другие вещества опасны для человеческого организма — они неблагоприятно влияют на круговороты многих компонентов на земле. Загрязняющие и ядовитые вещества переносятся на большие расстояния, попадают с осадками в почву, поверхностные и подземные воды, в океаны, отравляют окружающую среду, отрицательно сказываются на получении растительной массы.
Загрязнение атмосферы сказывается и на климате планеты. На этот счет существуют три точки зрения.

1. Наблюдающееся в текущем столетии глобальное потепление климата обусловлено возрастанием концентрации СО2 в атмосфере, а к середине будущего столетия произойдет катастрофическое потепление климата, сопровождающееся сильным возрастанием высоты уровня Мирового океана.

2. Загрязнение атмосферы снижает уровень солнечной радиации, повышает количество ядер конденсации в облаках, в результате поверхность Земли охлаждается, что в свою очередь может вызвать новое оледенение в северных и южных широтах.

3. Согласно сторонникам третьей точки зрения, оба эти процесса уравновесятся и климат Земли существенно не изменится.

Главные источники загрязнения атмосферы — предприятия топливноэнергетического комплекса, обрабатывающей промышленности и транспорт. Более 80% всех выбросов в атмосферу составляют выбросы оксидов углерода, двуокиси серы, азота, углеводородов, твердых веществ. Из газообразных загрязняющих веществ в наибольших количествах выбрасываются окислы углерода, углекислый газ, угарный газ, образующиеся преимущественно при сгорании топлива. В больших количествах в атмосферу выбрасываются и оксиды серы: сернистый газ, сернистый ангидрид, сероуглерод, сероводород и др. Самым многочисленным классом веществ, загрязняющих воздух крупных городов, являются углеводороды. К числу постоянных ингредиентов газового загрязнения атмосферы относятся также свободный хлор, его соединения и др.

Помимо газообразных загрязняющих веществ в атмосферу поступают десятки миллионов тонн твердых частиц. Это пыль, копоть, сажа, которые в виде мелких частиц свободно проникают в дыхательные пути и оседают в бронхах и легких. Однако и это еще не все — «по пути» они обогащаются сульфатами, свинцом, мышьяком, селеном, кадмием, цинком и другими элементами и веществами, многие из которых канцерогенны. С этой точки зрения особенно опасна для здоровья человека асбестовая пыль. К первому классу опасности также принадлежат кадмий, мышьяк, ртуть и ванадий. (Любопытны результаты сравнительного анализа, выполненного американскими учеными. Содержание свинца в костях скелета аборигена Перу, жившего 1600 лет назад, в 1000 раз меньше, чем в костях современных граждан США.)

С загрязнением атмосферы ассоциируется и такое специфическое явление, как кислотные дожди.

Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью. Нагреваясь за счет поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового, излучения, часть которого уходит в космическое пространство.
Ученые-исследователи продолжают спорить о составе так называемых парниковых газов. Наибольший интерес в этой связи вызывает влияние увеличивающейся концентрации углекислого газа (СО2) на парниковый эффект атмосферы. Высказывается мнение, что известная схема: «рост концентрации углекислого газа усиливает парниковый эффект, что ведет к потеплению глобального климата» — предельно упрощена и очень далека от действительности, так как наиболее важным «парниковым газом» является вовсе не углекислый газ (и не закись азота, не метан или хлорфторуглеводороды), а водяной пар. При этом оговорки, что концентрация водяного пара в атмосфере определяется лишь параметрами самой климатической системы, сегодня уже не выдерживают критики, так как антропогенное воздействие на глобальный круговорот воды убедительно доказано.

В качестве научных гипотез укажем на следующие последствия грядущего парникового эффекта. Во-первых, согласно наиболее распространенным оценкам, к концу XXI в. содержание атмосферного СО2 удвоится, что неизбежно приведет к повышению средней глобальной приземной температуры на 3—5°С. При этом потепление ожидается более сильным в высоких широтах и соответственно станет более засушливым лето в умеренных широтах Северного полушария.

Во-вторых, предполагается, что подобный рост средней глобальной приземной температуры приведет к повышению уровня Мирового океана на 20—165 см за счет термического расширения воды. (Что касается ледникового щита Антарктиды, то его разрушение не является неизбежным, так как для таяния необходимы более высокие температуры. В любом случае, процесс таяния антарктических льдов займет весьма продолжительное время.)

В-третьих, концентрация атмосферного СО2 может оказать весьма благоприятное воздействие на урожаи сельскохозяйственных культур. Результаты проведенных экспериментов позволяют предполагать, что в условиях прогрессирующего роста содержания СО2 в воздухе природная и культурная растительность достигнут оптимального состояния: возрастет листовая поверхность растений, повысится удельный вес сухого вещества листьев, увеличатся средний размер плодов и число семян, ускорится созревание зерновых, а их урожайность повысится.

В-четвертых, в высоких широтах естественные леса, особенно бореальные, могут оказаться весьма чувствительными к изменениям температуры. Потепление может привести к резкому сокращению площадей бореальных лесов, а также к перемещению их границ на север. Леса тропиков и субтропиков окажутся, вероятно, более чувствительными к изменению режима осадков, а не температуры. Однако прогнозы предстоящих изменений осадков очень неопределенны.

В целом, парниковый эффект атмосферы — это уравнение со многими неизвестными. Большая часть ученых полагает, что потепление реально проявится. Более того, многие утверждают, что глобальное потепление (примерно на 1° в XX в.) уже произошло (по крайней мере, его первая фаза), но оно было, как бы замаскировано естественными климатическими изменениями. Однако есть ученые, считающие, что, как это ни парадоксально, ускоряющееся накопление СО2 может привести не к потеплению, а к похолоданию. Подобное мнение основывается на том, что прогноз «перегрева» Земли при удвоении концентрации СО2 в воздухе сделан исходя из ошибочной оценки парникового эффекта этого газа. Считается, что сторонники «перегрева» не учитывают колоссальной роли вод Океана в поглощении антропогенного СО2 и недооценивают значения наземной биоты, и следовательно, почв как мощных ассимиляторов «избыточной» атмосферной углекислоты.

Контраргументы

В науке всегда появляется нечто новое, не нашедшее еще широкого признания. Относительно парникового эффекта в 1995 г. такими «контраргументами» были:

1. Отчет Межправительственной группы экспертов по проблеме климата (МГЭИК), в котором были подвергнуты сомнению два стереотипа и доказывалось, что:— остаются неясными причины прошедшего за последнее столетие глобального потепления;— прогнозы климата будущего на основе палеоаналогов некорректны, а это значит, что на сегодня отсутствуют сколько-нибудь надежные методы прогноза климата. К. Кондратьев (Евразия. — 1995. — № 2).

2. В финском городе Тампере состоялся Всемирный конгресс, по лесу (август 1995 г.), где выступил с докладом финский ученый-геолог X. Хирвас. Свое мнение о парниковом эффекте и его последствиях он изложил так: «Не будут растоплены материковые льды, скорее всего произойдет обратное — материковые льды росли максимально именно в теплые периоды». Следовательно, угрозы затопления прибрежных районов вообще нет?.

Качество окружающей среды в Санкт-Петербурге определяется структурой и культурой производства, особенностями размещения производительных сил, а также географическим положением и климатическими условиями.

В мире нет такого другого многомиллионного города, расположенного на 60º северной широты с таким количеством производственных и социально-бытовых объектов. К сожалению, как производственные, так и социально-бытовые объекты, расположенные на территории города, отличаются высокой ресурсо- и энергоемкостью, что отрицательно сказывается на экологической обстановке. Кроме того, располагаясь в устье Невы, город вынужден пропускать через свою главную водную артерию часть сточных вод, поступающих из других субъектов Федерации. На экологическую обстановку влияет также трансграничный воздушный перенос загрязняющих веществ с сопредельных территорий.

Качество окружающей среды в городе определяется загрязнением воздушного и водного бассейнов, использованием городских земель, утилизацией отходов производства и потребления, состоянием зеленых насаждений и многими другими факторами. Характер загрязнений и их последствия различаются по природным средам - атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, зеленые насаждения.

Загрязнение воздушной среды формируется, как сказано выше, под влиянием переноса загрязняющих веществ с сопредельных территорий, а также под влиянием выбросов передвижных и стационарных источников. В Санкт-Петербурге основную часть загрязнений воздушной среды дает автотранспорт, поэтому особенно сильно загрязнен воздух вблизи магистралей с интенсивным движением автомашин.

Уровень загрязнения воздуха в Санкт-Петербурге определяется выбросами загрязняющих веществ в атмосферный воздух от стационарных и передвижных источников (в первую очередь – автотранспорта). Суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух Санкт-Петербурга от стационарных и передвижных источников 2009 году составил 625,3 тыс. т, в том числе:

_ твердых веществ – 3,9 тыс. т;

_ диоксида серы – 12,5 тыс. т;

_ оксида углерода – 396,0 тыс. т;

_ оксидов азота (в пересчете на диоксид азота) – 135,9 тыс. т;

_ углеводородов (без ЛОС) – 2,7 тыс. т;

_ летучих органических соединений (ЛОС) – 74,2 тыс. т.

Вклад передвижных источников в суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферный воздух составил 91,9 %, в том числе: по твердым веществам – 43,6 %, по диоксиду серы – 48,8 %, по оксиду углерода – 96,6 %, по оксидам азота – 85,6 %, по летучим органическим соединениям – 96,4 %.

Для оценки качества и уровня загрязнения атмосферного воздуха на территории РФ (по состоянию на 31.12.2009) используются гигиенические нормативы предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест: предельно допустимая максимальная разовая концентрация (для оценки данных 20 минутного осреднения, ПДК м.р.) и предельно допустимая среднесуточная концентрация (для оценки концентраций в периодах осреднения от суток до года, ПДК с.с.).

Для оценки качества и уровня загрязнения атмосферного воздуха мелкодисперсными взвешенными веществами (РМ10) используются нормативы качества воздуха: среднесуточная (ПДК с.с. = 100 мкг/м3) и среднегодовая (ПДК с.г. = 50 мкг/м3) предельно допустимые концентрации РМ10.

Для оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха также применяются показатели, установленные Росгидрометом для сравнительной оценки состояния атмосферного воздуха относительно среднего уровня загрязнения по городам России:

_ стандартный индекс (СИ) – наибольшая разовая концентрация загряз-няющего вещества за период наблюдения, выраженная в единицах ПДК м.р.;

- наибольшая повторяемость случаев превышения ПДК м.р. за период наблюдения (НП), выраженная в процентном отношении к общему числу измерений;

- комплексный индекс загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА) – ко-личественная характеристика уровня загрязнения, создаваемая пятью приоритетными загрязняющими веществами с учетом их степени вредности.

Анализ показателей качества атмосферного воздуха Санкт-Петербурга позволяет сделать следующие выводы:

1. Значения среднегодовых концентраций основных загрязнителей – диоксида азота, оксида азота, оксида углерода, диоксида серы, взвешенных веществ, а также – 3,4-бенз(а)пирена, аммиака, ароматических угле-водородов, не превышали уровня ПДК с.с. Величины среднегодовых концентраций основных загрязняющих веществ имели тенденцию спада.

2. По максимальным наблюдаемым разовым концентрациям (по показателю ≪стандартный индекс≫) загрязнение атмосферного воздуха в центральной части города оксидами азота, оксидом углерода, взвешенными веществами, озоном характеризуется как ≪повышенное≫.

3. Наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха города вносят: формальдегид, диоксид азота, фенол, озон и взвешенные вещества.

4. Средние концентрации оксидов азота, оксида углерода и диоксида серы в периферийных районах Санкт-Петербурга в 2 и более раза ниже, чем в центральной части города. Уровень средней концентрации РМ10 в периферийных районах примерно равен уровню в центральной части города. Средние концентрации 3,4-бенз(а)пирена и озона в периферийных районах выше, чем в центральной части города.