Загрязнение атмосферы города Воронеж

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Воронежский государственный педагогический университет

 

 

Кафедра экологического образования

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

по дисциплине «Современные экологические проблемы»

 

на тему «Загрязнение атмосферы г.Воронежа»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 2 к.,1 гр.

ЕГФ отд. Экология

Черников Д.Е

 

Руководитель:

доцент Корецкая И.И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж 2015

Содержание

 

Введение

1. Физико-географическая  характеристика Воронежа

   1.1 Географическое положение

   1.2 Климат

   1.3 Рельеф

   1.4 Экологическое состояние

2. Атмосфера Земли

   2.1 Понятие атмосферы Земли

   2.2 Загрязнение атмосферы

  2.3 Геоэкологическая оценка роли техногенных факторов, формирующих зоны экогеохимического загрязнения городской среды

   2.4 Меры по сохранению озонового слоя Земли

3. Охрана атмосферы

   3.1 Средства защиты атмосферы

   3.2 Эффективность очистки

   3.3 Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

Заключение

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

   Современная экологическая обстановка характеризуется масштабностью загрязнения окружающей среды и высоким уровнем антропогенной нагрузки на природные объекты. Одной из важных задач по охране окружающей среды является защита воздушного бассейна от чрезмерного загрязнения в результате хозяйственной деятельности человека.

   Большое внимание уделяется уровню загрязнения атмосферы, а именно, районированию территорий городов, регионов по степени экологической напряжённости на воздушный бассейн. Прогнозу же уровня загрязнения атмосферы уделялось мало внимания. В то время как прогноз позволяет предвидеть изменения уровня загрязнения атмосферы и дать время для принятия мер по предотвращению неблагоприятных последствий.

   При оценке предстоящего уровня загрязнения воздушного бассейна необходимо знать значение концентрации загрязняющего вещества в воздухе, для того чтобы принимать меры по уменьшению или увеличению выбросов данной примеси в атмосферу. В связи, с чем разработана методика прогноза уровня загрязнения атмосферы с учётом физико-географических условий, классов синоптических ситуаций, сезонов года, локальных особенностей, которая позволяет повысить качество оценки геоэкологического состояния воздушного бассейна и разработать эффективные мероприятия по охране чистоты атмосферы.

   Стремительный рост численности человечества и его научно-технической вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Если в недавнем прошлом вся человеческая деятельность проявлялась отрицательно лишь на ограниченных, хоть и многочисленных территориях, а сила воздействия была несравненно меньше мощного круговорота веществ в природе, то теперь масштабы естественных и антропогенных процессов стали сопоставимыми, а соотношение между ними продолжает изменяться с ускорением в сторону возрастания мощности антропогенного влияния на биосферу.

   Опасность непредсказуемых изменений в стабильном состоянии биосферы, к которому исторически приспособлены природные сообщества и виды, включая самого человека, столь велика при сохранении привычных способов хозяйствования, что перед нынешними поколениями людей, населяющими Землю, возникла задача экстренного усовершенствования всех сторон своей жизни в соответствии с необходимостью сохранения сложившегося круговорота веществ и энергии в биосфере. Кроме того, повсеместное загрязнение окружающей нас среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального существования организма людей, представляет серьезную опасность для нашего здоровья и благополучия будущих поколений.

 

1. Физико-географическая  характеристика.

 

    1.1 Географическое положение

 

   Город Воронеж расположен на границе Среднерусской возвышенности и Окско-Донской равнины между 51° 30’ (Таврово) и 51° 50’ северной широты (Кожевенный кордон); и 39° 04’ (Подклетное) и 39° 25’ (Сомово) восточной долготы. В природном отношении город располагается на юге среднерусской лесостепи. Воронеж находится на левом и правом берегах реки Воронеж, в 8,5 км от её впадения в реку Дон, в 470 км юго-восточном направлении от Москвы.

Расстояние от Воронежа до крупных городов (по автодорогам): Орёл ~350 км, Брянск ~478км, Липецк ~ 128км, Тамбов ~232км, Белгород ~276км, Харьков ~362км, Луганск ~710км, Волгоград ~568км, Курск ~231км, Саратов ~549км.

 

   1.2 Климат

 

  Воронеж расположен в зоне умеренного климата. Зима морозная, с устойчивым снежным покровом. Часто бывают оттепели. Лето тёплое, часто дождливое. Воронежское водохранилище покрывается льдом в конце ноября-начале декабря. Весенний ледоход длится с марта по апрель.

  

 

Показатель	Янв	Фев	Март	Апр	Май	Июнь	Июль	Авг	Сен	Окт	Ноя	Дек	Год
Абсолютный  максимум,°C	8,0	11	18	28,5	35,7	37,6	38	38	31,7	26,5	18,1	12,2	38
Средний максимум,°C	-4,4	-3,5	2	13,5	20,8	24,5	25,6	24,5	18,3	10,3	1,8	-2,4	11
Средняя температура,°C	-7,4	-7	-1,7	8,1	14,7	18,5	19,7	18,4	12,8	6,1	-0,8	-5,1	6,5
Средний минимум,°C	-10,5	-10,2	-4,9	3,5	9,1	13,1	14,6	13,1	8,2	2,7	-3,2	-7,8	2,4
Абсолютный минимум,°C	-36,5	-36,2	-32	-16,8	-3,3	-1,6	5,3	0,4	-5,2	-15,2	-25,1	-33,4	−36,5
Норма осадков	37	33	30	38	44	74	70	52	57	49	47	48	579

 

  Среднегодовая температура — +6,5 C° (в среднем температура воздуха в городе превышает +15 C° 107 дней)

   Среднегодовая скорость ветра — 3,1 м/с

   Среднегодовая влажность воздуха — 74 %

   Среднегодовое количество осадков — 520—550 мм

В истории города были зарегистрированы необычные факты, связанные с погодой. Например, в 1848 году воронежцы наблюдали северное сияние.

 

   1.3 Рельеф

 

  Территория города Воронеж обладает контрастным рельефом, что определяется расположением города на границе Среднерусской возвышенности и Окско-Донской равнины. Правобережная часть города находится на холмах, а левая в низменности. Характер рельефа местности отразился в названиях улиц города: Базарная гора, Гора металлистов, Красная гора, Кубанская гора, Мясная гора (ныне участок улицы Театральной), Песчаная гора и Ремесленная гора.

 

   1.4 Экологическое состояние

 

  Воронеж, как крупный промышленный центр, характеризуется большой концентрацией антропогенных объектов на ограниченной территории, оказывающих негативное воздействие на компоненты природной среды.

  Суммарная масса выбросов от городских стационарных источников с 2000 года составила 28,699 тыс. тонн, среди которых твёрдых — 6,794 тыс. тонн, а газообразных — 21,905 тыс. тонн.

   Существенное влияние на атмосферу оказывает автотранспорт. Выбросы от автотранспорта составляют около 90 процентов от общего загрязнения атмосферы. В марте 2007 года специалистами областного центра по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды было отмечено превышение предельно-допустимых концентраций содержания диоксидов серы и азота в воздухе города Воронежа. По данным областного информационного фонда социально-гигиенического мониторинга показатель суммарного загрязнения атмосферного воздуха в 2007 году — 6,76, а в 2008 году был равен 3,72.

 По результатам социально-гигиенического мониторинга суммарный показатель химического загрязнения почвы в 2008 году в Воронеже был равен 3,8 при допустимом значении до 16. В почве были обнаружены свинец, цинк, медь и кадмий.

   Одной из экологических проблем Воронежа является уборка и утилизация мусора. Для улучшения экологической ситуации существует проект строительства в городе мусороперерабатывающего предприятия.

   С 1995 года в управлении функционирует система расчетного мониторинга загрязнения атмосферного воздуха, которая постоянно пополняется новыми данными. Проведение расчетного мониторинга является необходимым добавлением к тем показателям, которые получают на пяти стационарных постах Гидрометеоцентра, наблюдения на которых ведется всего по 8 загрязняющим веществам. На сегодняшний день электронный банк данных располагает информацией о 14 тысячах стационарных источниках загрязнения атмосферы, расположенных на 434 предприятиях города и о 40 автомагистралей с оперативным определением расчетных уровней приземных концентраций по 348 загрязняющим веществам.

Г.Побединский, директор МУП «ЭкоЦентр», осветил тему экологического аудита, отметив получаемые преимущества при его проведении. Это прежде всего возможность организовать и сертифицировать систему управления окружающей средой на предприятии и на этой основе добиться снижения загрязнения окружающей среды.

   Он также остановился на вопросе расширения экологической пропаганды, отметив, что с 2004 года распространяться бюллетень «Экологический вестник». Журнал выходить с полноцветной глянцевой обложкой и с электронным приложением на компакт-диске. На нём расположены основные экологические мероприятия с видео- и фотоматериалами, природоохранные нормативные акты и требования, ставки и расчёты платы за загрязнение окружающей среды,дополнительная информация государственных и муниципальных органов, необходимая для организации и функционирования предприятий на территории Воронежа.

 

2. Атмосфера Земли

 

    2.1 Понятие атмосферы Земли

 

   Атмосфера - это газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.

   Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата-климатология.

 

2.2 Загрязнение атмосферы

 

  В последнее время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленного в предыдущие геологические эпохи. Громадные количества СО2 потребляются при фотосинтезе и поглощаются мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению карбонатных горных пород и органических веществ растительного и животного происхождения, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности человека. За последние 100 лет содержание СО2 в атмосфере возросло на 10%, причём основная часть (360 млрд тонн) поступила в результате сжигания топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся, то в ближайшие 50-60 лет количество СО2 в атмосфере удвоится и может привести к глобальным изменениям климата.

   Сжигание топлива- это основной источник и загрязняющих газов (СО, NO, SO2). Диоксид серы окисляется кислородом воздуха до SO3 в верхних слоях атмосферы, который в свою очередь взаимодействует с парами воды и аммиака, а образующиеся при этом серная кислота (Н2SO4) и сульфат аммония ((NH4)2SO4) возвращаются на поверхность Земли в виде т. н. кислотных дождей. Использование двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями свинца (тетраэтилсвинец Pb(CH3CH2)4)).

  Аэрозольное загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение вулканов, пыльные бури, унос капель морской воды и пыльцы растений и др.), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.). Интенсивный широкомасштабный вынос твёрдых частиц в атмосферу-одна из возможных причин изменений климата планеты.

  Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

   Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы – самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.

   В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.

   Воздух жилищ и рабочих зон имеет важное значение из-за того, что человек проводит здесь значительную часть времени.

  Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.

  Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи, расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная положительная связь.

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу – атмосферные осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы.

  Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха выявлена давно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США начали финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются результатом самоочищения (промывания) атмосферы.

   Процессы и источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и природные. Среди антропогенных, к наиболее опасным процессам относятся: сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии, испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка, различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа, угля.

  При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

   Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения и животных.

 Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы – вулканическая и флюидная активность Земли. Специальными исследованиями установлено, что поступление загрязняющих веществ с глубинными флюидами в приземной слой атмосферы имеет место не только в областях современной вулканической и газо-термальной деятельности, но и в таких стабильных геологических структурах, как Русская платформа. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет. В ряде случаев из-за наличия в воздухе большой массы рассеянных тонкодисперсных твердых аэрозолей здания, деревья и другие предметы на поверхности Земли не давали тени. Необходимо отметить, что в снеговых выпадениях многих районов Европейской России эколого-геохимическим картированием выявлены аномально высокие концентрации фтора, лития, сурьмы, мышьяка, ртути, кадмия и других тяжелых металлов, которые приурочены к узлам сочленения активных глубинных разломов и имеют, вероятно, природное происхождение. В случае сурьмы, фтора, кадмия, такие аномалии имеют значительный размер.

  Малоизученным, но важным в экологическом отношении природным процессом глобального масштаба являются фотохимические реакции в атмосфере и на поверхности Земли. Особенно это касается сильно загрязненной приземной атмосферы мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых часто наблюдаются смоги.

  Природные загрязнители приземной атмосферы представлены главным образом оксидами азота, серы, углерода, метаном и другими углеводородами, радоном, радиоактивными элементами и тяжелыми металлами в газообразной и аэрозольной формах. Твердые аэрозоли выбрасываются в атмосферу не только обычными, но и грязевыми вулканами.

   При фотохимических реакциях образуются озон, серная и азотная кислоты, разнообразные фотооксиданты, сложные органические соединения и эквимолярные смеси сухих кислот и оснований, атомарный хлор. Фотохимическое загрязнение атмосферы заметно возрастает в дневное время и в периоды солнечной активности.

   В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные.

  Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод.

 

2.3 Геоэкологическая оценка роли техногенных факторов, формирующих зоны экогеохимического загрязнения городской среды

 

   Основными источниками техногенного загрязнения г. Воронежа являются автотранспорт (более 82 % вклада в загрязнение атмосферы города), предприятия теплоэнергетики (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2), нефтехимической и машиностроительной промышленности (ОАО «Воронежшина», ОАО «Воронежсинтезкаучук», АООТ «ВАСО»). Структура и ореолы техногенного загрязнения атмосферы и почвы во многом сходны, образуя достаточно обширную зону «сплошного» рассредоточенного загрязнения с «очагами» высоких концентраций поллютантов в окружающей среде.

   Установлено, что «очаги» атмосферного загрязнения в теплый и холодный периоды года относительно стабильны за исследуемый 10-летний период, а наиболее сильное загрязнение атмосферы наблюдается на территории общественно-делового центра (на спуске от пр-та Революции к Чернавскому мосту и на перекрестке ул. Степана Разина – Манежная) и промышленного микрорайона «Машмет» юго-восточного левобережного сектора города. Высокая запыленность воздушного бассейна в условиях плотной городской застройки этих микрорайонов создает зону локального экологического риска.

   «Очаги» атмосферного загрязнения активизируются в теплый период года, причем в формировании зон техногенного загрязнения определенную «корректирующую роль» играют аэрационные факторы в условиях комбинированной городской застройки. Основные «аэродинамические коридоры», где снижается загрязнение среды, связаны с акваторией внутри городского водохранилища, а также с фрагментами низкоэтажной и коттеджной застройки юго-западного и левобережного секторов города. Более загрязненными являются микрорайоны, расположенные с подветренной стороны от промышленных зон и крупных автомагистралей при преобладающей «строчной» многоэтажной жилой застройке, выполняющей барьерную функцию на путях разноса поллютантов по воздуху.

  Общий уровень загрязнения почвы нефтепродуктами и тяжелыми металлами умеренный с отдельными локальными «очагами» экстремально высокого загрязнения. Наиболее неблагополучными по загрязнению тяжёлыми металлами являются почвы в районе пересечения Задонского шоссе с окружной дорогой, перекрёсток Московского проспекта и проспекта Труда, а также территория, прилегающая к ГП «Воронежский механический завод». Большинство почвенно-геохимических аномалий расположены вдоль крупных автодорог города (вблизи улиц Ворошилова, Грамши, 9 Января, Ленинского проспекта).

   Более «чистые» зоны города как по атмосферному, так и почвенному загрязнению отчетливо тяготеют к внепромышленным, «спальным» микрорайонам (микрорайоны «Северный» и «агроуниверситет»).

Во впадинах концентрация загрязнителей атмосферы и особенно почвы, как правило, значительно выше, чем на возвышенностях. Так, в районе ул. Транспортная в недостаточно проветриваемой низине, сформировалась зона довольно высокого загрязнения атмосферы. Склоновый рельеф усугубляет сильное загрязнение атмосферы и почвы на спуске к Чернавскому мосту из центра города. В то же время на большей части как правобережной, так и левобережной набережных Воронежского водохранилища и близлежащих прилегающих к ним микрорайонов, расположенных в «низком» секторе города, повышенного загрязнения атмосферы и почвы не обнаружено вследствие, видимо, хорошей аэрации данной приаквальной зоны.

  В целом, однако, загрязнение левобережного индустриального сектора города усиливает фактор рельефа и розы ветров, поскольку этот сектор является «приемником» отходящих выбросов правобережья при ослабляющей роли аквальной зоны водохранилища.

   По оригинальной методике проведен анализ направлений вихревых потоков, создающих своеобразные «аэродинамические коридоры» и зоны аккумуляции атмосферных загрязнений в городе. В качестве одного из косвенных факторов – индикаторов аэрации в зимний период – служит анализ распределения снежного покрова по территории города. Снег обладает высокой сорбционной способностью и осаждает из атмосферы на поверхность почвы значительную часть продуктов техногенеза.

   Установлено, что в локальных участках города с наибольшим наносом снега в зимний период могут осаждаться и аккумулироваться вредные вещества, приносимые с ветром и атмосферными осадками от промышленно транспортных источников, а на участках с достаточной продуваемостью, где снег не накапливается, а высота снежного покрова ниже, уровни загрязнения почвы химическими веществами снижаются. Прослеживается прямая достоверная корреляционная связь средней степени между высотой снежного покрова и содержанием ряда тяжелых металлов в почвенном покрове (Pb, Mn, Ni).

  

   Наиболее надежным индикатором аэрогенного пути загрязнения городских почв служит свинец. Причем, наблюдается сходная тенденция содержания в различных частях города загрязнителей, источниками которых являются выбросы автомобильных газов транспорта: отмечена прямая корреляционная зависимость содержания свинца в почвенном покрове с содержанием нефтепродуктов в почвенном покрове, формальдегида и оксида серы (IV) в атмосфере. Наблюдается достоверная прямая корреляционная зависимость средней силы (r = 0,64) между величинами суммарных индексов загрязнения атмосферы (ИЗА) и загрязнения почвы (СПЗ) тяжёлыми металлами. Данный факт говорит об аэрогенном пути загрязнении почвы, а также о том, что почвенное загрязнение-индикатор общего техногенного загрязнения городской среды.