Охрана атмосферного воздуха
1. Перечислить источники загрязнения атмосферного воздуха
(атмосферы) в городах и
Охрана атмосферного воздуха. Привести примеры.
2. Каким образом человек влияет на природу, окружающую
среду в результате своей
Выявить положительное и
человека на природу. Привести примеры.
Список литературы.
1. Перечислить
источники загрязнения
(атмосферы) в городах и
Охрана атмосферного воздуха. Привести примеры.
1.1 Перечислить источники загрязнения атмосферного воздуха
(атмосферы) в городах и сельском хозяйстве.
Атмосфера – газовая оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Жизнь на Земле возможна только до тех пор, пока существует атмосфера. Все живые организмы используют воздух атмосферы для дыхания, атмосфера защищает от вредного воздействия космических лучей и губительной для живых организмов температуры, холодного «дыхания» космоса.
Атмосфера простирается вверх от поверхности Земли примерно до 3 тысяч километров. С высотой меняются химический состав и физические свойства атмосферы, поэтому ее подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу (термосферу) и экзосферу.
Между атмосферой, земной поверхностью
и другими сферами Земли
Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере на высоте от 20 до 50 километров от поверхности Земли. Основное значение озонового экрана состоит в том, что он защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения. Озоновый экран поглощает ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 290 нм и менее, поэтому до земной поверхности доходят ультрафиолетовые лучи, полезные для высших животных и человека и губительные для микроорганизмов. Разрушение озонового слоя, замеченное в начале 1980-х годов, объясняют применением фреонов в холодильных установках и выбросом в атмосферу аэрозолей, применяемых в быту. Согласованные меры позволили сократить поступление фреонов в атмосферу. Разрушительное воздействие на озоновый слой оказывают полеты сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов.
Атмосферный воздух – это смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли. Воздух не имеет запаха, прозрачен, в жидком состоянии приобретает голубоватую окраску. Жизнь людей невозможна без воздуха, без воды и пищи, но если без пищи человек может прожить несколько недель, без воды – несколько дней, то смерть от удушья наступает через 4-5 минут.
Основными составными частями атмосферы являются: азот, кислород, аргон и углекислый газ. Кроме аргона в малых концентрациях содержатся другие инертные газы. В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды (примерно 3-4%) и твердые частицы - пыль.
По газовому составу вся атмосфера Земли подразделяется на нижнюю (до100 километров) - гомосферу с однородным составом приземного воздуха и верхнюю – гетеросферу - с неоднородным химическим составом. Одним из важных свойств атмосферы является наличие кислорода. В первичной атмосфере Земли кислород отсутствовал. Появление и накопление его связано с распространением зеленых растений и процессом фотосинтеза. В результате химического взаимодействия веществ с кислородом в живых организмах выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности.
Через атмосферу осуществляется обмен веществ Земли с космосом, при этом Земля получает космическую пыль и метеориты и теряет самые легкие газы - водород и гелий. Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая определяет тепловой режим планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов. Обширная разреженная верхняя часть атмосферы состоит преимущественно из ионов.
Атмосфера защищает Землю от многочисленных метеоритов. Ежесекундно в атмосферу попадает до 200 миллионов метеоритов, доступных для наблюдения невооруженным глазом, но они сгорают в атмосфере. Замедляют свое движение в атмосфере мелкие частицы космической пыли. Ежесуточно на Землю опускается около10 мелких метеоритов. Это приводит к увеличению массы Земли на 1 тысячу тонн в год. Атмосфера является теплоизоляционным фильтром. Без атмосферы перепад температур на Земле в сутки достигал бы 200ºС, как на естественном спутнике Земли - Луне (от 100ºС днем, до
-100ºС ночью). Велико значение атмосферы в распределении света. Ее воздух разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение. Атмосфера служит проводником звуков.
Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха в тропосфере. Баланс газов в атмосфере поддерживается за счет постоянно идущих процессов использования живыми организмами и поступления газов в атмосферу. Азот выделяется при мощных геологических процессах (извержениях вулканов, землетрясениях), при разложении органических соединений. Изъятие азота из воздуха происходит за счет деятельности клубеньковых бактерий.
Однако в последние годы происходит изменение баланса азота в атмосфере за счет хозяйственной деятельности людей. Атмосферный азот используется в промышленном производстве азотных удобрений. Но нерешенным остается вопрос компенсации изъятия азота из атмосферного воздуха. В то же время из-за огромного общего количества азота в атмосфере эта проблема не столь серьезна, как баланс кислорода и диоксида углерода.
Около 4 миллиардов лет назад содержание кислорода в атмосфере было в 1000 раз меньше, чем сейчас, так как не было основных его продуцентов - зеленых растений.
Современное соотношение кислорода и диоксида углерода поддерживается жизнедеятельностью живых организмов. В результате фотосинтеза зеленые растения потребляют диоксид углерода и выделяют кислород. Он используется для дыхания всеми живыми организмами.
Использование запасов кислорода увеличивается одновременно с эквивалентным ростом выделения диоксида углерода в атмосферу.
С развитием промышленности и транспорта атмосферный кислород используется на процессы горения все в возрастающих размерах. Например, за один трансатлантический рейс реактивный самолет сжигает 35 тонн кислорода. Легковой автомобиль за 1,5 тысячи километров пробега расходует суточную норму кислорода одного человека (в среднем человек потребляет в сутки 500 литров кислорода, пропуская через легкие 12 тонн воздуха). По подсчетам специалистов, на сгорание разнообразных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, саванн, степей и увеличения пустынных территорий, роста городов, транспортных магистралей. Сокращается число продуцентов кислорода среди водных растений из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов. Ученые полагают, что в ближайшие 150-180 лет количество кислорода в атмосфере сократится на треть по сравнению с современным его содержанием.
Однако некоторое увеличение диоксида углерода в атмосфере сказывается положительно на продуктивности сельскохозяйственных растений. Так, при насыщении воздуха теплиц углекислым газом урожайность овощей повышается за счет интенсификации процесса фотосинтеза. Но с увеличением CO2 в атмосфере возникают сложные глобальные проблемы.
Источники загрязнения атмосферы могут быть естественными и искусственными. Естественными источниками загрязнения атмосферы служат извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем. К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения атмосферы относятся промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.
Естественные источники загрязнения атмосферы представляют собой такие грозные явления природы, как извержения вулканов и пыльные бури. Обычно они имеют катастрофический характер.
При извержении вулканов в атмосферу выбрасывается огромное количество газов, паров воды, твердых частиц, пепла и пыли. После затухания вулканической деятельности общий баланс газов в атмосфере постепенно восстанавливается. Так, в результате извержения вулкана Кракатау в 1883 году в атмосферу было выброшено около 150 миллиард тонн пыли и пепла. Мелкие пылевые частицы держались в верхних слоях атмосферы в течение нескольких лет. Извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году сопровождалось выбросами в атмосферный воздух диоксида серы. Его количество составило более 20 миллионов тонн. При извержении вулканов происходит тепловое загрязнение атмосферы, так как в воздух выбрасываются сильно нагретые вещества. Температура их, в том числе паров и газов, такова, что они сжигают все на своем пути.
Однако сейчас ученые выяснили, что выбросы окись серы в атмосферу при извержениях вулканов, в какой-то степени защищают нашу планету от «парникового эффекта». Это объясняется тем, что окись серы попав в атмосферу, очень быстро превращается в серную кислоту, через некоторое время под воздействием ветра равномерно распределяется и обволакивает Землю, как защитное поле, ослабляя проникновение ультрафиолетовых лучей.
Существенно загрязняют атмосферу крупные лесные пожары. Чаще всего они возникают в засушливые годы. В России наиболее опасны лесные пожары в Сибири, на Дальнем Востоке, на Урале, в Республике Коми. В среднем за год площадь, пройденная пожарами, составляет около 700 тысяч га. В засушливые годы, например, в 1915 году она достигла 1 -- 1,5 миллиона га. Дым от лесных пожаров распространяется на огромные площади - около 6 миллионов квадратных километров. В среднем за год сгорает и повреждается на корню до 20-25 миллионов кубических метров древесины.
Пыльные бури возникают в связи с переносом сильным ветром поднятых с земной поверхности мельчайших частиц почвы. Сильные ветры - смерчи и ураганы - поднимают в воздух и крупные обломки горных пород, но они не держатся долго в воздухе. При сильных бурях в атмосферный воздух поднимается до 50 миллион тонн пыли. Причинами пыльных бурь являются засуха, суховеи, провоцируют их интенсивная распашка, выпас скота, уничтожение лесов и кустарников. Наиболее часты пыльные бури в степных, полупустынных и пустынных районах.
Катастрофические явления, связанные с извержением вулканов, лесными пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению светозащитного экрана вокруг Земли, который несколько изменяет тепловой баланс планеты. В целом эти явления имеют заметный, но локальный эффект в отношении загрязнения атмосферы. И совсем незначительный, местный характер носит загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выветриванием и разложением органических веществ.
Искусственные источники загрязнения наиболее опасны для атмосферы. Они способствуют поступлению в атмосферный воздух инородных, не свойственных естественным условиям газов и веществ. По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества антропогенного происхождения подразделяются на твердые, жидкие и газообразные, причем последние составляют около 90% от общей массы выбрасываемых в атмосферу искусственных загрязняющих веществ.
Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы. Так было вплоть до начала 19 века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возрастание темпов индустриализации, при современных масштабах техногенного воздействия, приводит к усилению потребления кислорода и сокращению его естественных источников воспроизводства. Это обусловливает загрязнение воздушной среды вредными отходами и выбросами производственной деятельности.
В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.
Наиболее распространенными
Особое место среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность. Она поставляет диоксид серы, сероводород, оксиды азота, углеводороды, галогены. Для химической промышленности характерна высокая концентрация предприятий, что создает повышенное загрязнение окружающей среды. Вещества, выделяемые в атмосферу, могут вступать в химические реакции друг с другом, образуя высокотоксичные соединения. Вместе с туманом и некоторыми другими природными явлениями в местах повышенной концентрации химических веществ возникает фотохимический смог. Часто при этом концентрации озона во много раз превосходят его нормальный уровень в воздухе у поверхности Земли, что опасно для жизни растений, животных и человека.
С каждым годом возрастает роль автомобильного транспорта в загрязнении атмосферы выхлопными газами. Выхлопные газы выбрасываются, главным образом в центре городов, там, где есть жилые кварталы, причем они оказываются близко к земной коре, примерно в том слое воздуха, которым дышат люди. С выхлопными газами в воздух поступают угарный газ, оксиды азота, углеводороды, свинец и его соединения. Известно, что городской воздух содержит свинца в 20 раз больше, чем деревенский, и в 2000 раз больше, чем морской.
Серьезные последствия имеет загрязнение воздуха хлорфторметанами, или фреонами. С широким использованием фреонов в холодильных установках, в производстве аэрозольных баллонов связано их появление на больших высотах, в стратосфере и мезосфере. Высказываются опасения относительно возможного взаимодействия озона с галогенами, которые выделяются из фреонов под действием ультрафиолетового излучения. Уменьшению слоя озонового экрана способствуют газы, выделяемые турбореактивными самолетами, полеты ракет, разнообразные эксперименты, проводимые в атмосфере: вынос в стратосферу медных опилок, иголок и другие.
В атмосферу Земли ежегодно выбрасывается в среднем более 400 миллионов тонн главных поллютантов (загрязнителей): диоксида серы, оксидов азота, оксидов углерода и твердых частиц. Увеличение количества диоксида серы в воздухе губительно для лесных массивов, площадь поврежденных лесов с годами возрастает.
По степени токсичности
На одного жителя России приходится около 342 кг. выбросов в атмосферу в год.
Наиболее опасное загрязнение атмосферы – радиоактивное. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб, различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; хранилища отходов атомных предприятий и установок; аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо. Естественные источники радиоактивного загрязнения в основном связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, гранодиориты, пегматиты).
Большую опасность для людей, растений и животных представляют испытания ядерного оружия, аварии и утечки на предприятиях, где используется ядерное топливо.
Радиоактивное загрязнение атмосферы чрезвычайно опасно, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и на их потомках из-за появления многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.
Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле-мае 1986 года. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 грамм радионуклидов, то в результате аварии на Чернобыльской АЭС суммарный выброс радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 килограмм.
Различного рода утечки и неконтролируемые выбросы на предприятиях незначительно изменяют радиологическую обстановку и носят обычно локальный характер.
Наибольшее загрязнение
Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем. В миграции радиоактивных элементов большую роль играют цепи питания: из воды эти элементы поглощаются планктоном, который служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются хищными рыбами, рыбоядными птицами и зверями.
В настоящее
время радиоактивное
Основная причина загрязнения воздуха - сжигание природного топлива. Уголь, горевший в домашних каминах, заводских топках и тепловозах, раньше коптил города. Сейчас ему на смену в воздух над городами выбрасываются в огромных количествах продукты сгорания жидкого топлива. Из печей и топок, особенно если они не содержатся в надлежащем порядке, в воздух попадает целый ряд загрязняющих веществ. Среди них выделяется диоксид серы. Это ядовитый газ, легко растворимый в воде. Соединяясь с дождевой водой, он образует серную кислоту, которая убивает растения и причиняет вред даже зданиям.
Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма.
Шумовое загрязнение атмосферы в городах практически всегда имеет локальный характер и преимущественно вызывается средствами транспорта – городского, железнодорожного и авиационного. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от его интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия.
1.2 Охрана атмосферного воздуха.
Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на организм человека, животных и растительность, наносит ущерб народному хозяйству, вызывает глубокие изменения в биосфере. Загрязнение атмосферного воздуха превзошло все допустимые пределы. Концентрация вредных для здоровья веществ в воздухе превышает медицинские нормы во многих городах в десятки раз. Кислотные дожди, содержащие двуокись серы и окись азота, являющиеся следствием функционирования тепловых электростанций и заводов, несут гибель озерам и лесам. Авария на Чернобыльской АЭС показала экологическую угрозу, которую создают аварии на атомных электростанциях, они эксплуатируются в 26 странах мира.
Основные пути снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы:- разработка и внедрение очистных фильтров, применение экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.
Очистные фильтры являются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется путем пропускания их через различные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и другие), воду и химически активные жидкости. Все они предназначены для улавливания пыли, копоти, паров и газов. Эффективность работы очистных сооружений зависит от физико-химических свойств загрязнителей и от совершенства применяемых методов и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, средней очистке-до 95-98% и тонкой - 99% и выше.
Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям. На Ангарском цементном заводе очистными сооружениями улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами соседнего алюминиевого завода - 98% ранее терявшегося фтора, что дает 300 тысяч долларов прибыли в год.
Решить проблему охраны атмосферы только при помощи очистных сооружений невозможно. Необходимо применение комплекса мероприятий и прежде всего внедрение безотходных технологий.
Безотходная технология эффективна в том случае, если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются другими звеньями. Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход на использование новых экологически безопасных источников энергии. Например, строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов, тепло недр, использование гелиоустановок и ветряных двигателей.
К мерам борьбы с загрязнением воздуха выхлопными газами автомобилей относятся: улучшение карбюрации, электронная схема зажигания, использование роторных двигателей, дожигание несгоревшего топлива, перевод автотранспорта на сжиженный газ, спирт или водород, использование автомобилей с электрическими, электротермическими или паровыми двигателями и, наконец, замена одних транспортных средств другими того же типа или более совершенных. К счастью, данные меры по экологизации транспорта проводятся с большим масштабом, особенно крупными конкурирующими автомобильными компаниями (Тойота и Форд).
Озеленение городов и
Охрана атмосферного воздуха - система мер, осуществляемых органами государственной власти Российской Федерации, органами государственной власти субъектов РФ, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами в целях улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье человека и окружающую природную среду.
Закон «Об охране атмосферного воздуха» всесторонне охватывает проблему.
Он обобщил требования, выработанные в предшествующие годы и оправдавшие себя на практике. Например, введение правил о запрещении ввода в действие любых производственных объектов (вновь созданных или реконструированных), если они в процессе эксплуатации станут источниками загрязнений или иных отрицательных воздействий на атмосферный воздух. Получили дальнейшее развитие правила о нормировании предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ в атмосферном воздухе.
В Законе «Об охране атмосферного воздуха» предусматриваются требования об установлении нормативов предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. Такие нормативы устанавливаются для каждого стационарного источника загрязнения, для каждой модели транспортных и других передвижных средств и установок. Они определяются с таким расчетом, чтобы вредные совокупные выбросы от всех источников загрязнения в данной местности не превышали нормативов ПДК загрязняющих веществ в воздухе.
Предельно допустимые выбросы устанавливаются только с учетом предельно допустимых концентраций.
Федеральный закон «Об уничтожении химического оружия» - устанавливает правовые основы проведения комплекса работ по обеспечению защиты окружающей среды, в том числе атмосферы, при наземных способах уничтожения химических веществ.
Согласно Федеральному закону «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» атмосферный воздух в городах и сельских поселениях на территориях промышленных организаций не должен оказывать вредное воздействие на человека.
Федеральный закон «О радиационной безопасности населения». В целях его реализации Правительством России был принят ряд постановлений, предотвращающих загрязнение атмосферы и касающихся правил размещения радиоактивных веществ и радиоактивных отходов, их хранения и перевозки.
Закон предусматривает не только контроль за выполнением его требований, но и ответственность за их нарушение. Специальная статья определяет роль общественных организаций и граждан в осуществлении мероприятий по охране воздушной среды, обязывает их активно содействовать государственным органам в этих вопросах, так как только широкое участие общественности позволит реализовать положения этого закона.
Координация работ по государственному контролю за охраной атмосферного воздуха, проводимых указанными органами, осуществляется Комитетом по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Российской Федерации.
Для осуществления мероприятий по защите атмосферы важен строгий контроль за состоянием воздушной среды, а также экономическое и правовое стимулирование мер по борьбе с ее загрязнением. Одним из примеров уважения к природе является поступок председателя совета директоров компании «Монсанто» Ричарда Махони. Он увидев, как много токсичных отходов производит его компания, был поражен и постановил снизить уровень токсичных выбросов на 90%. Ему удалось не только очистить окружающую среду, но и сэкономить деньги.
Наконец, большое значение имеет низкая экологическая культура населения, незнание основных природоохранных требований, снисходительное отношение к губителям природы, а также отсутствие знаний и навыков, необходимых для эффективного отстаивания своего права на здоровую окружающую среду, провозглашенного в законе.
2. Каким образом человек влияет на природу, окружающую
среду в результате своей
Выявить положительное и
человека на природу. Привести примеры.
2.1 Каким образом человек влияет на природу, окружающую
среду в результате своей деятельности?