Загрязнение атмосферы и его последствия
Количество ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ приведено в таблице 1.
Одним из основных загрязнителей атмосферы является углекислый газ. В XX веке наблюдается рост концентрации СО2 в атмосфере, доля которого с начала века увеличилась почти на 25 %, а за последние 10 лет – на 13 %. Выброс его связан с потреблением и производством энергии. Экологи предупреждают, что если не удастся умеьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная в повышением температуры вследствие так называемого парникового эффека. Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием СО2 и метана. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повышенным содержанием СО2, что приводит к повышению температуры, а, следовательно, и к изменению климата. В северном полушарии в настоящее время на 0,4˚ С выше, чем в 1950 – 1980 гг. В будущем предполагается дальнейший рост температуры на 2 - 4˚С к 2050 г., поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.
Таблица 1 – Количество ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ
| Вещество | Выбросы, млн.т | Доля антропогенных примесей от общих поступлений, % | |
| Естественные | Антропогенные | ||
| Твердые частицы | |||
| СО | 5,7 | ||
| NOx | 6,5 | ||
| SO2 | 13,3 | ||
| CO2 | ~22000 | 4,5 |
Наиболее часто загрязняющие вещества проникают в организм через органы дыхания. Суточный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6 – 12 м3. При нормальном дыхании с каждым вздохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 л воздуха.
Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, где происходит газообмен между кровью и лимфой. В зависимости от размеров и свойств загрязняющих веществ их поглощение происходит по–разному.
Грубые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и , если они нетоксичны, могут вызвать заболевание, которое называется полевой бронхит. Тонкие частицы пыли (0,5 – 5 мкм) достигают альвеол и могут привести к профессиональному заболеванию, которое носит общее название пневмокониоз.
Человек может долго жить без пищи (30 – 35 суток), без воды – 5 суток, без воздуха только 5 минут. Атмосферные загрязнения могут оказывать на здоровье малое влияние, а могут привести к полной интоксикации организма.
Разрушительное воздействие промышленных загрязнений зависит от вида вещества. Хлор нанести урон органам зрения и дыхания. Фториды, попадая в организм человека через пищеварительный тракт вымывают кальций из организма и снижают его содержание в крови. При вдыхании фториды отрицательно воздействуют на дыхательные пути. Гидросульфид поражает роговицу глаз и органы дыхания, вызывает головные боли. При высоких концентрациях возможен летальный исход. Дисульфид углерода является ядом нервного действия, что может вызвать психическое расстройство. Острая форма отравления приводит к наркотической потере сознания. Опасны для вдыхания пары или соединения тяжелых металлов. Вредны для здоровья соединения бериллия. Диоксид серы поражает дыхательные пути. Оксид углерода препятствует переносу кислорода, отчего наступает кислородное голодание организма. Продолжительное вдыхание оксида углерода может оказаться смертельным для человека.
Наиболее опасны в малых концентрациях в атмосфере альдегиды и кетоны. Альдегиды оказывают раздражающее воздействие на органы зрения и обоняния, являются наркотиками, разрушающими нервную систему. Нервную систему поражают также фенольные соединения и органические сульфиды. Наиболее сильно влияние загрязнений на здоровье человека проявляется в период смогов.
Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диоксид азота, соляная кислота.
Загрязняющие атмосферу вещества отрицательно влияют на сельскохозяйственные растения как за счет непосредственного отравления зеленой массы, так и интоксикации почвы.
Загрязнение атмосферы промышленными выбросами существенно усиливает эффект коррозии (химическую и электрохимическую).
Одной из наиболее серьезных проблем является возможное изменение климата от воздействия антропогенных факторов.
К антропогенным процессам относятся разрушения озонового экрана. По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона уменьшается ежегодно примерно на 0,1 %. Если выброс фреонов будет продолжаться на уровне 1975 г. то уменьшение содержания озона через 100 лет может составить 11 – 16 %. В ближайшие годы антропогенное воздействие на атмосферу мало повлияет на содержание озона, но приведет к заметному перераспределению его по высоте. Это существенно может изменить климат и вызвать другие негативные последствия.
В результате антропогенной деятельности в ионосфере появляются зоны с пониженной электронной концентрацией (ионные дыры). Это происходит при запуске мощных ракет и под влиянием мощных передающих устройств.
Антропогенное воздействие на атмосферу приводит к ионизации воздуха, определяющей электрические свойства атмосферы. Изменение электрических свойств более, чем на 10 % приведет к нежелательным эффектам и усугублению проблем электротравматизма. Развитие техники сопровождается ростом числа и мощности источников ионизирующего излучения, к которым относятся АЭС, предприятия, добывающие и перерабатывающие ядерное топливо, хранилища отходов, научно – исследовательские институты, испытательные полигоны. Наибольшую опасность представляют аварийные режимы работы указанных объектов и ядерные испытания. За время существования атомной энергетики на 370 ядерных реакторах произошло более 150 аварий.
В РФ, как правило, ПДК соответствуют самым низким значениям, которые рекомендованы ВОЗ. Устанавливают два значения норматива: максимальная разовая и среднесуточная величина ПДК (мг/м3). Значения ПДВ (г/с) рассчитываются по формулам отдельно для нагретого выброса, для холодного выброса, для нескольких источников выбросов. Разработаны компьютерные программы для проведения таких расчетов. При расчете учитываются фоновые концентрации вредных веществ Сф и концентрации от источников загрязнений С, сумма которых должна быть меньше или равна ПДК, т.е.С + Сф ≤ ПДК
При совместном присутствии в воздухе нескольких веществ со своими значениями ПДКi с концентрацией Сi (i = 1, 2, 3,…n) их суммарная концентрация должна удовлетворять следующему условию:
