Антропогенные воздействия на атмосферу. 5
АНТРОПОГЕННЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АТМОСФЕРУ
Вопрос о воздействии
человека на атмосферу находится
в центре внимания специалистов и
экологов всего мира. И это не
случайно, так как крупнейшие глобальные
экологические про-блемы
Охрана атмосферного воздуха -- ключевая проблема оздо-ровления окружающей природной среды. Атмосферный воз-дух занимает особое положение среди других компонентов био-сферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды -- пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.
Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно хо-лодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.
Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадка-ми, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных сис-тем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под мас-сированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические по-следствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.
§ 1. Загрязнение атмосферного воздуха
Под загрязнением атмосферного воздуха следует по-нимать любое изменение его состава и свойств, которое оказы-вает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.
Загрязнение атмосферы может быть естественным (природ-ным) и антропогенным (техногенным).
Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, вы-ветривание горных цород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропо-генное загрязнение связано с выбросом различных загрязняю-щих веществ в процессе деятельности человека. По своим мас-штабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.
В зависимости от
масштабов распространения
По -агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твер-дые (канцерогенные вещества,, свинец и его соединения, ор-ганическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещест-ва и прочие).
Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной дея-тельности человека -- диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в об-щем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных за-грязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых -- формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, ам-миак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно кон-центрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наи-более часто превышают допустимые уровни во многих горо-дах России.
Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (иоллютантов) атмосферы составил в 1990 г. -- 401 млн т, а в России в 1991 г. -- 26,2 млн т (табл. 13.1; The worM..., Национальный..., 1992). Кроме указанных главных загрязнителей в атмосферу попадает много других очень опас-ных токсичных веществ: свинец, ртуть, кадмий и другие тяже-лые металлы (источники выброса: автомобили, плавильные за-воды и др.); углеводороды (С^^, среди них наиболее опасен бенз(а)пирен. обладающий канцерогенным действием (выхлоп-ные газы, топка коглов и др.), альдегиды и в первую очередь формальдегид, сероводород, токсичные летучие растворители (бензины, спирты, эфиры) и др.
Выброс в атмосферу главных загрязнителей (поллютантов) в мире и в России
| lt;tr valign=top> | % | 9,2 | 4,4 | 4,3 | 11,2 | 6,5 | |
| Россия (с
учетом всех источников),
% |
12 | 5,8 | 5,6 | 12,2 | 13,2 | ||
Наиболее опасное загрязнение атмосферы -- радиоактив-ное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопа-ми -- продуктами испытания ядерного оружия, проводивших-ся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы за-грязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.
Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле -- мае-1986 г. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, то в резуль-тате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. суммарный вы-брос радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.
Еще одной формой загрязнения атмосферы является ло-кальное избыточное поступление тепла от антропогенных ис-точников. Признаком теплового (термического) загрязнения ат-мосферы служат так называемые термические юны, например, «остров тепла» в городах-, потепление водоемов и т п
В целом, если судить по официальным данным на 1997-- 1999 гг., уровень загрязнения атмосферного возуха в нашей стране, особенно в городах России, остается высоким, несмот-ря на значительный спад производства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей, в том числе -- неисправных.
§ 2. Основные источники загрязнения атмосферы
В настоящее время
основной вклад в загрязнение
атмосфер-ного воздуха на территории
России вносят следующие отрас-ли: теплоэнергетика
(тепловые и атомные электростанции,
про-мышленные и городские
Роль различных отраслей хозяйства в загрязнении атмо-сферы в развитых промышленных странах Запада несколько иная. Так, например, основное количество выбросов вредных веществ в США, Великобритании и ФРГ приходится на авто-транспорт (50--60%), тогда как на долю теплоэнергетики зна-чительно меньше, всего 16--20%.
Тепловые и атомные электростанции. Котельные уста-новки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (ди-оксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгррания. Объем энергетиче-ских выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектро-станция мощностью 2,4 млн кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т SO2 и SO3,120-- 140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа), 200 т оксидов азота.
Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает вы-бросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в три раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в пять раз меньше, чем уголь.
Источники загрязнения воздуха токсичными веществами на атомных электростанциях (АЭС) -- радиоактивный йод, ра-диоактивные инертные газы и аэрозоли. Крупный источник энергетического загрязнения атмосферы -- отопительная сис-тема жилищ (котельные установки) дает мало оксидов азота, но много продуктов неполного сгорания. Из-за небольшой вы-соты дымовых труб токсичные вещества в высоких концентра-циях рассеиваются вблизи котельных установок.
Черная и цветная
металлургия. При выплавке одной
тон-ны стали в атмосферу
Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержа-щих токсичные вещества, отмечаются на заводах цветной ме-таллургии при переработке свинцово-цйнгавых, медных, суль-фидных руд, при производстве алюминия и др.
Химическое производство. Выбросы этой отрасли хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее, ввиду своей весьма высокой токсичности, значи-тельного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты. На разнооб-разных химических производствах атмосферный воздух загряз-няют оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные га-зы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т. п.).
Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколь-ко сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное ко-личество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, прежде всего в крупных городах. Выхлопные газы дви-гателей внутреннего сгорания (особенно карбюраторных) содер-жат огромное количество токсичных соединений -- бенз(а)пи-рена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бен-зина).
Наибольшее количество вредных веществ в составе отрабо-тавших газов образуется при веотрегулнрованной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет сни-зить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечает-ся также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах (рис. 13.2), при вы-бросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжи-гании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промыш-ленные комплексы по производству мяса, распыление пести-цидов и т. д.
«Каждый житель Земли -- это и потенциальная жертва стра-тегических (трансграничных) загрязнений», -- подчеркивает
so, s + o24so -»h2so4
H,S.
-А. Гор в книге «Земля на чаше весов» (1993). Под трансгранич-ными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой. Только в 1994 г. на европейскую часть России из-за невыгодного, ее географиче-ского положения выпало 1204 тыс. т соединений серы от Ук-раины, Германии, Польши и других стран. В то же время в других странах от российских источников загрязнения выпало только 190 тыс. т серы, т. е. в 6,3 раза меньше.
§ 3. Экологические
последствия загрязнения
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здо-ровье человека и на окружающую природную среду различ-ными способами -- от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различ-ных систем жизнеобеспечения организма. Во многих слу-чаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регулятор-ные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабаты-вает.
Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природ-ную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.
Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серь-ёзными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с вла-гой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь про-слеживается при анализе детской легочной патологии и сте-пени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных го-родов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения SO2 до 0,049 мг/м3 показатель заболе-ваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) со-ставлял 8,1 %, при 0,150--0,349 мг/м3 -- 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м3 -- 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательныепути.
Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тя-желое заболевание легких -- силикоз. Оксиды азота раздра-жают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболоч-ки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядови-тых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и дру-гими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эф-фект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газооб-разной смеси.
Широко известно действие на человеческий организм ок-сида углерода (угарного газа). При остром отравлении появ-ляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонли-вость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три--семь дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает мас-совых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдаю-щих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны час-тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, за-сорять слизистые оболочки.
Весьма неблагоприятные последствия, которые могут ска-зываться на огромном интервале времени, связаны и с таки-ми незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологический заболевания, снижают сопротивление организма инфекци-ям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.
Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2). Тяжелые по-следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли -- смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-андже-лесский тип).
Таблица 13.2
Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека ( по X. Ф. Френчу, 1992 )
нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.
Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечает-ся также при добыче и переработки минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах (рис. 13.2), при вы-бросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжи-гании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промыш-ленные комплексы по производству мяса, распыление пести-цидов и т. д.
«Каждый житель Земли -- это и потенциальная жертва стра-тегических (трансграничных) загрязнений», -- подчеркивает
so, s + o24so -»h2so4
H,S.
-А. Гор в книге
«Земля на чаше весов» (1993). Под
трансгранич-ными
§ 3. Экологические
последствия загрязнения
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здо-ровье человека и на окружающую природную среду различ-ными способами -- от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различ-ных систем жизнеобеспечения организма. Во многих слу-чаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регулятор-ные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабаты-вает.
Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природ-ную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.
Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серь-ёзными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с вла-гой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь про-слеживается при анализе детской легочной патологии и сте-пени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных го-родов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения SO2 до 0,049 мг/м3 показатель заболе-ваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) со-ставлял 8,1 %, при 0,150--0,349 мг/м3 -- 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м3 -- 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательныепути.
Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тя-желое заболевание легких -- силикоз. Оксиды азота раздра-жают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболоч-ки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядови-тых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и дру-гими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эф-фект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газооб-разной смеси.
Широко известно действие на человеческий организм ок-сида углерода (угарного газа). При остром отравлении появ-ляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонли-вость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три--семь дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает мас-совых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдаю-щих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны час-тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, за-сорять слизистые оболочки.
Весьма неблагоприятные последствия, которые могут ска-зываться на огромном интервале времени, связаны и с таки-ми незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологический заболевания, снижают сопротивление организма инфекци-ям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.
Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2). Тяжелые по-следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли -- смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-андже-лесский тип).
Таблица 13.2
Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека ( по X. Ф. Френчу, 1992 )
| Вредные ве-щества | Последствия воздействия на организм человека | |
| Оксид углеро-да | Препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности, замед-ляет рефлексы, вызывает сонливость и может быть причиной потери сознания и смерти | |
| Свинец | Влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы; вызывает, вероятно, снижение умствен-ных способностей у детей, откладывается в костях и других тканях, поэтому опасен в течение дли-тельного времени | |
| Оксиды азота | Могут увеличивать восприимчивость организма к вирусным заболеваниям (типа гриппа), раздража-ют легкие, вызывают бронхит и пневмонию | |
| Озон | Раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких; снижа-ет сопротивляемость к простудным заболеваниям; может обострять хронические заболевания сердца, а также вызывать астму, бронхит | |
| Токсичные вы-бросы (тяжелые ме-таллы) | Вызывают рак, нарушение функций половой сис-темы и дефекты у новорожденных | |
Лондонский тип
смога возникает зимой в
Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят боль-шой вред не только человеку, но отрицательно влияют на жи-вотных, состояние растений и экосистем в целом.
В экологической литературе описаны случаи массового от- равления диких животных, птиц, насекомых при выбросах вред-ных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касает-ся крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со-съеденными запыленными рас-тениями.
В растения токсичные вещества поступают различными спо-собами. Установлено, что выбросы вредных веществ действу-ют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру кле-ток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы" пылью токсичных металлов, особенно в со-единении с серной кислотой, губительно действует на корне-вую систему, а через нее и на все растение.
Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак,.цианистый водород и др.) (табл. 13.3). Особен-но опасен для растений диоксид серы (SO2), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные -- сосны, ели, пихты, кедр.
Таблица 13.3
Токсичность загрязнителей воздуха для растений ( Бондаренко, 1985)
Вредные вещества
Диоксид серы
Фтористый водород и
четырехфтористый
кремний
Хлор, хлористый во-дород_______
Соединения свинка, углеводороды; оксид углерода, оксиды азо-та
сероводород
Аммиак
Характеристика
Основной загрязнитель, яд для ассимиля-ционных органов растений, действует на расстоянии до 30 км
Токсичны даже в небольших количествах, склонны к образованию аэрозолей, дейст-вуют на расстоянии до 5 ум
Повреждают в основном на близком рас-стоянии
Заражают растительность
в районах высо-кой
Клеточный и ферментный яд
В результате воздействия высокотРксичных загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование нек-роза на концах листьев и хвоинок, вы*од из строя органов ас-симиляции и т. д. Увеличение поверх#ости поврежденных ли-стьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее переувлажненности, что неизбежно скажется на сре-де ее обитания.
Способна ли растительность
восстановиться после сниже-ния
воздействия вредных

- Антропогенные воздействия на атмосферу
- Антропогенные воздействия на атмосферу
- Антропогенные воздействия на атмосферу
- Антропогенные воздействия на атмосферу
- Антропогенные воздействия на биосферу
- Антропогенные воздействия на биосферу
- Антропогенные воздействия на биосферу и охрана природы
- Антропогенное загрязнение среды
- Антропогенное радиационное загрязнение
- Антропогенное развитие на биосферу
- Антропогенные влияния на флору и фауну
- Антропогенные воздействия и направления этих воздействий
- Антропогенные воздействия на атмосферу
- Антропогенные воздействия на атмосферу