M04025

131

Канади. Крім того, кислотні опади стали одним з джерел забруднення лісових масивів та їх загибелі у Європі.

Східно – європейський метеоцентр проводить регулярні розрахунки сполук сірки, що випадають (діоксидсульфуру та сульфати). Колооберт сірки у біосфери пов’язаний із життєвими циклами тварин та рослин, хімічними процесами, ендогенно – гіпергенними процесами (вулканічна діяльність, вивітрювання, та ін.). Однак зараз господарська діяльність вносить суттєві зміни у колооберт сірки та утворення кислотних опадів. У перерахунку на сірку сумарні випадіння тільки над Білоруссю складають сотні тисяч тон. 50% надходить з України та Росії, а 50% - з Польщі, Чехії, Словакії, Німеччини, Великої Британії. Причини виникнення кислотних опадів

– масові викиди SO2 та оксидів азоту. Процеси, що відбуваються,

описуються такими схемами хімічних реакцій:

1). SO2+H2O↔H2SO3↔H++HSO-3↔2H++SO2-2

2). H2SO3+H2O – 2e= O3,H2O2-SO2-4+2H+

На віддалених від промислових центрів територіях доля СО2 у з’єднанні з кислотним середовищем атмосфери складає 80% в процесі утворення кислотних опадів.

3). CO2+H2O↔H2CO3↔ H++HCO-3↔2H++CO2-3

Враховуючи виснаження природних місценароджень сірки, важливим став процес взаємодії сірки з H2S: 4). SO2+2H2S↔3S+2H2O

Це дозволяє отримувати товарну сірку.

Озон і радикали типу ОН- в тропосфері окислюють NO до NO2 з подальшим утворенням азотистої (HNO2) та азотної (HNO3) кислот.

5). NO+O3→NO2+O2

6). 2 NO2+H2O→HNO2+HNO3 7). NO2+OH-→HNO3

8). NO+NO2+H2O→2HNO3

Хлорид водню вивільнюється під час спалювання сміття з полівінілхлориду (ПВХ). Газ, розчиняючись у воді, утворює кислоту.

Шкідливі речовини можуть безпосередньо випадати з забрудненого повітря – сухе відкладання, або з атмосферними розчинами – кислотний дощ.

За даними німецьких метеостанцій SO2 бере участь в утворенні

50% кислотних	опадів. Через те,	що цей	газ є довго живучим і
викидається	до атмосфери у	великих	кількостях, його часто

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

132

виявляють на відстанях понад 2000 км від джерел викидів. Надлишок NO2 призводить до накопичення нітратів у листі. Під впливом ферментів NO2 через нітрит перетворюється на амоніак (NH3), який у вигляді сполук амонію поглинається рослинами. Оскільки розкладання нітратів відбувається швидше, ніж розкладання нітритів, при надлишку нітратів у клітині накопичуються нітрити і тілакоїдні мембрани руйнуються. Це призводить до пошкодження листя та голок шпилькових та листяних порід.

4.3 Глобальні проблеми атмосфери.

4.3.1. Забруднення атмосферного повітря.

Під забрудненням атмосферного повітря слід розуміти будь-яку зміну його складу і властивостей, яка чинить негативний вплив на здоров’я людини і тварин, стан рослин та екосистеми.

Забруднення атмосфери поділяють на природне та

антропогенне.
Природне забруднення	повітря пов’язане з природними

процесами. Це процеси, що виникають через вулканічну діяльність, вивітрювання гірських порід, вітрова ерозія, масове квітнення рослин, це – дим від лісових і степових пожеж. В залежності від масштабів розповсюдження виділяють: місцеве забруднення, регіональне та глобальне.

Місцеве забруднення характеризується підвищеним вмістом забруднюючих речовин на невеликих територіях (місто, промисловий район, сільськогосподарська зона та інші). Під час регіонального забруднення у сферу негативного впливу втягуються значні простори, але не уся планета. Глобальні забруднення пов’язані зі зміною стану атмосфери в цілому. Розглянемо кілька прикладів природного забруднення атмосфери:

А). Гази. Смертоносний газ.

У вулканічних горах Камеруна знаходиться найкрасивіше озеро Ньос (Ніос). Місцеве населення вірить, що в його кришталевих синіх водах ховаються злі духи. Вчені вважали це забобоном, поки не сталася жахлива трагедія. У місячну ніч 21-22 серпня 1986 року «духи» Ньоса прокинулися. Озеро, оточене родючими землями з масою дрібних селянських господарств, знаходиться у кратері

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

133

вулкана, що затух. Приблизно о 21.00 воно дивовижно загуркотіло, і з його глибин, як з пляшки з газованою водою, піднялася маса дрібних бульбашок. «Ми чули гучний звук, ніби вибух» - згадує один з виживших Девід Чіа Вамбонг. – «Я вийшов з хати і побачив, що всі мої корови лежать на землі. Я повернувся назад і побачив, що жінка й донька впали на підлогу». Біла важка хмара, як полотно, не піднімалася вгору, а стелилася по землі. Колір озера змінився. Замість кришталево-синього брудний бурий. Мало хто вижив, у селі Ньос в живих залишилося всього четверо. У смузі до 27 км навколо озера рослинність і будівлі зовсім не постраждали, майже всі мешканці, дикі і свійські тварини загинули. Розгадка цього випадку була знайдена лише у 2010 році. Справа полягала в тому, що СО2 в озері знаходився на значній глибині та ще й під тиском. Озеро поступово перетворювалося на велетенську газову бомбу. Після того, як газ СО2 розлився берегами із швидкістю 50 км/год, втекти було неможливо.

Б). Атмосферна електрика.

Краса блискавок – страшна сила. Щороку у всьому світі вона вбиває близько 10 тисяч людей і нівечить примірно 100 тисяч. Деякі факти: 1). Блискавка може вдарити у 16 км від грозової хмари, що її породила; 2). Гумові підошви від блискавки не захищатимуть;

3). Енергії середньої блискавки вистачило б, щоб лампочка потужністю 100Вт безперервно горіла протягом 3-х місяців; 4). Середній шлях, що проходить блискавка-9 км; 5). Блискавка не завжди потрапляє у найвищий об’єкт. Потенційна мішень мусить мати добру електропровідність.

Наслідки ураження блискавкою у людей, що вижили, на здоров’ї виявляються, на жаль, не одразу. Можуть виявлятися судоми, послаблення зору, втрата пам’яті, підвищена чутливість зо звуку, оніміння кінцівок і загальна слабкість.

Блискавка часто б’є у високовольтні опори (метал добре проводить електрику). Метеослужба Великої Британії навіть розробила спеціальні правила безпеки під час сильних гроз, які слід виконувати. Наприклад, не користуватися мобільним телефоном, не користуватися кранами і раковинами, та ін. Якщо знаходишся на відкритій місцевості, сісти навпочіпки, обхопити руками коліна, і заховати в них обличчя.

В). Вулкани.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

134

У віддалені від країв літосферних плит у земній корі, існують ділянки, що особливо сильно нагрівають потоки магми. Вони називаються «гарячими точками» планети. Оскільки літосферна плита рухається, гаряча точка «пропалює» в ній по черзі кілька «дірок», утворюючи ланцюжок вулканів. Віддаляючись від гарячої точки, вони поступово згасають і руйнуються ерозією.

Один з самих активних в світі вулкан Кілауса на тихоокеанському острові Гавайї. Він народився близько 600 тис. років тому і безперервно вивергається з 1983 року, викидаючи фонтани лави вишиною до 600 метрів.

Глобальний вулканізм – «вогняне кільце» Тихого океану – безперервна дуга берегових хребтів і островів, де регулярно відбуваються землетруси і виверження вулканів. Під час сильних вибухових вивержень хмари пилу і попелу нерідко викидаються за межі тропосфери – у стратосферу. Там вони можуть залишатися місяцями, перетинаючи шлях сонячному світлу. Це призводить до різкого похолодання. Виверження вулкану Пінатубо (Гавайї, 1991 рік) мало глобальний вплив на клімат: газопилова хмара піднялася на 40 км, викликавши у 1992-1993 рр. глобальне похолодання на 0,4 – 0,7 0С. Попіл у повітрі висів надзвичайно довго, у нього перетворилося 5 км3 магми. Викид сірчистих газів оцінювали у 20 млн. тон. Супутниковий моніторинг дозволив спеціалістам НАСА вивчити розподілення цих викидів над планетою. Сірчистий газ потрапив з тропосфери у стратосферу, став реагувати з водою і утворив суміш аерозолю. Його краплинки розсіювали і поглинали сонячні промені, не даючи їм нагрівати землю, що й призвело до глобального охолодження. Внаслідок цього, на фоні глобального похолодання зима 1991-92 рр. у Європі була незвично теплою.

Г). Пил.

Чорні пилові бурі: повітря заповнює дрібний пісок. Потужні вітри розносять його на значні території. Походження пов’язане як з природними (тривалі посухи у степових зонах), так і з антропогенним (надмірне розорювання земель і перетворення ґрунту на порох) чинниками.

Д). Дим.

Виникає внаслідок лісових, степових пожеж, горить торф та інші природні утворення. Ландшафт Йелоустонського Національного парку на межі штатів Монтана, Вайомінг, та Айдахо сформовано вогнем.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

135

Кожного літа, різні ділянки Йелоустонського парку вигоряють від лісових пожеж, що запалюють блискавки. Вчені вважають це природним чинником, що підтримує стабільність екосистеми. Горять торф’яники у Підмосков’ї щоліта, у Башкірії, але самозаймання – не завжди головна причина утворення завислого на тижні диму.

Тютюновий дим.

Людина, що палить, вдихає повітря забруднення якого у 384000 разів перевищує ГДК. Тютюновий дим у 4 рази шкідливіший за вихлопні гази автомобіля. У ньому окрім слабкого наркотика – нікотину, міститься примірно 200 особливо отруйних речовин, наприклад, чадний газ, бензапірен (сильний канцероген) та ін. Протягом останнього десятиліття тютюн став більш токсичним, бо його листя дуже гігроскопічне і активно поглинає з повітря шкідливі домішки, аерозолі. Особливу шкоду чинить паління жіночому організму. Різко зростають коронарні захворювання серця. У майбутніх матерів зростає ризик появи аномалій у дітей, особливо генетичних. Надзвичайно шкідливе пасивне паління, коли людина, яка не палить,змушена дихати повітрям, отруєним тютюновим димом.

У США, закон 1988 року (Нью-Йорк) різко обмежує паління у громадських місцях. Фірми, що мають більше, ніж 15 співробітників, ресторани, розраховані на 50 і більше місць, зобов’язані для тих, хто палить, виділяти окремі приміщення. Порушення цього закону передбачає колосальні штрафи.

Е). Біологічне забруднення – виникає внаслідок потужного квітнення деяких рослин (пилить сосна, квітує амброзія, летить тополиний пух), або розмножуються тваринні організми (гнус за полярним колом, сарана утворює хмари, що закривають небо на великій відстані), або мікроорганізми (збудники вітряної віспи, коклюшу, респіраторних інфекцій).

Антропогенне забруднення пов’язане з викидами різноманітних забруднюючих речовин, що утворюються в процесі діяльності людини. Вони теж поділяються за масштабами розповсюдження на місцеві, регіональні та глобальні. Також вони поділяються за агрегатним станом: 1). Газоподібні (диоксид сульфуру, оксиди азоту, оксиди карбону, вуглеводні та інші; 2). Рідини (кислоти, луги, розчини солей та інші). 3). Тверді (канцерогенні речовини, свинець та його сполуки,ртуть та її сполуки, органічний та неорганічний пил, сажа, смолисті речовини та ін.).

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

136

Головні забрудники (поллютанти) атмосферного повітря, що утворюються в процесі виробничої та іншої діяльності людини – диоксид сірки, оксид карбону та тверді часточки. На їх долю припадає близько 98% у загальному об’ємі викидів шкідливих речовин. Окрім головних забруднювачів, в атмосфері міст та населених пунктів спостерігається ще понад 70 найменувань шкідливих речовин, серед яких – формальдегід, фтороводень, сполуки свинцю.

Чорний (Лондонський) смог. У грудні 1952 року щільне отруйне марево-суміш пари з сажею, дьогтем і кислими газами з вугільних коминів – на 5 діб опустило Лондон у темряву.

Як не дивно, все почалося з яскравого сонця. Це була п’ятниця, 5 грудня 1952 року, була погожа, майже безвітряна погода. Лондонці зраділи, що змінилася погода, але стало прохолодно і вугілля почали підкидати до топок. Коли дим з димарів осель, змішався з димом фабрик, електростанцій, паровозів, небо затягла легенька бурувата димка. Але у вечері після заходу сонця температура різко впала і холодне повітря опустилося на землю. Водяна пара перетворилася на густий туман, в його краплинах швидко розосередився вугільний дим і виник щільний майже чорний аерозоль – смог. Коли ввечері з пабів та кінотеатрів посунув людський натовп, люди опинилися у непроглядній імлі, вулиць не було видно. Вуличні ліхтарі можна було помітити з відстані до 2-х метрів. Транспорт ледь пересувався і місто занурювалося у жахливу тишу разом з тим, як хвиля смогу густішала. У дуже чутливих людей почалися напади клаустрофобії. Свідки говорили, що смог стояв як стіна. Прокинувшись вранці наступного дня, люди не побачили світанку. Високий атмосферний тиск над всією Південною Англією привів до безвітряної погоди, через що холодне димне повітря нагромаджувалося біля земної поверхні. Внизу було холодно, вгорі-тепло. Це явище називається температурною інверсією. Накопиченню смогу у Лондоні сприяв і рельєф – місто оточене пагорбами. Ситуація погіршувалася ще й тим, що через холод люди підкидали і підкидали вугілля у комини і підживлювали димом задушливу атмосферу, що ставала все отруйніше. Шар смогу був досить тонким, до 100 м заввишки. Мешканці пагорбів бачили що столицю ніби накрили шматками чорної вати, але в деяких частинках міста видимість залишалася досить доброю. Однак у низинній частині Лондону непроникний смог призвів до хаосу. Потяги стояли, аеропорт відмінив рейси. Автомобілі наштовхувалися один на одного, всі

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

137

спортивні змагання перенесли через негоду. А от худоба, що залишалася у товарних вагонах вижила, вважають, що амоніак, просочував солому, нейтралізував кислоти. Майже 5 діб Лондон потерпав від рекордного у своїй історії смогу. Найшкідливішим його компонентом був сірчистий газ. Вугілля низької якості, дешеве вугілля було дуже багате на сірку.

У вівторок 9 грудня, смог зник так само швидко, як і з’явився. Сильний вітер зруйнував температурну інверсію і здув залишки брудного повітря в море.

Великий лондонський смог виявився безпрецедентний за числом жертв. Офіційно вважається, що він забрав життя у 4000 мешканців Лондону. Це цифра, що відображає дані лише за 5 діб смогу і два тижні потому. Недавній аналіз статистичних даних показав, що смертність залишилася аномально високою до літа і склала понад

12 000 життів.

Про згубну дію смогу англійські лікарі здогадалися ще з вікторіанських часів, але у 1952 році їх підозри отримали переконливі докази. Раніше вважалося, що смог вбиває тільки хворих і старих. 2/3 його жертв були старші 65 років. Однак рівень смертності підскочив і в інших вікових групах. Серед людей 45-64 роки він втричі перевищив норму, а у немовлят – вдвічі.

Фотохімічний смог XXI ст. Фотохімічний смог створюють переважно вантажівки. Вони складають всього 5% транспортних засобів, але на їх долю припадає 63% завислої у повітрі кіптяви, що проникає у легені. Крім того, вони викидають 30% оксидів азоту. Ці гази подразнюють дихальну систему. Під впливом сонячного світла вони реагують з киснем та вуглеводнями, утворюючи токсичні фотохімічні забрудники. Приземний озон, разом з ними викликає респіраторні розлади. Концентрація оксидів азоту в повітрі різко підвищується під час антициклонів, коли відсутність вітру створює застій міського повітря, переповненого вихлопними газами. Ця проблема особливо гостро стоїть в мегаполісах, що розташовані в місцевостях із зниженим рельєфом (Лондон, Лос-Анджелес, Мехіко). Головні забруднювачі - амоніак, фенол, бензол, сірковуглець та ін. Однак, саме концентрації головних забруднювачів перевищують допустимі рівні в переважній більшості населених пунктів.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

138

Крижаний смог. (Аляскінського типу). Цей смог являє собою поєднання газоподібних забруднювачів, часток пилу та кришталиків криги, що виникають під час замерзання краплинок туману та пари обігрівальних систем.

Електронний смог. Якби електромагнітні поля було видно, то, наприклад, опори високовольтних ЛЕП з’явилися б нам в оточенні густої завіси «електронного туману». Факти: механік бундесвера біля двох хвилин перебував у фокусі радара потужністю 2 кВт. Відчув легенький подих вітру, а через 2 доби – шпиталь. Сильне загущення крові. Через 2 тижні – інфаркт, потім другий, третій і смерть. Медики обстежили дітей-школярів штату Колорадо через поширення серед них онкологічних захворювань. Виявилося, що кількість випадків вдвічі вище у тих, хто мешкає поблизу ЛЕП.

4.5 Здатність атмосфери до самоочищення.

Необхідно відзначити, що атмосфера має здатність до самоочищення. Розрахунки показують, що, аби не процеси самоочищення, концентрація токсичних речовин та запиленість сягнули б набагато більших значень, ніж це є у дійсності.

Самоочищення атмосфери відбувається за рахунок перебігу фізико – хімічних процесів між компонентами - забрудниками та компонентами самої атмосфери. Позбавлення атмосфери від пилу відбувається шляхом осідання твердих частинок. Частинки розміром більше 10мкм відносно швидко опускаються на землю. Частинки розміром 4-10 мкм підіймаються з димом на вишину більше 1 км, переміщуються вздовж поверхні на тисячі кілометрів, погано осаджуються краплями дощу.

Самоочищення атмосфери від деяких токсичних газів відбувається за рахунок перебігу хімічних реакцій з утворенням нетоксичних речовин:

2NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3 SO3+3H2S→3H2O+4S

Або продуктів, котрі видаляються з атмосфери у вигляді кислотних дощів.

Встановлено, що тривалість існування в атмосферному повітрі SO2 та NO2 становить 5 діб, а H2S – 40 діб. На схемах представлено процеси самоочищення атмосферного повітря.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

139

Кислотні гази		Лужний пил

Тонко дисперсний пил різноманітних солей

Рис.4. 1 Перетворення газів на тверді речовини.

З атмосфери:	О2	Н2О
	H2SO4	(NH4)2SO4

Від джерела:	SO2	Пил, як	NH3
		каталізатор

Рис 4.2. Окислення

	Сонячне	Природні
З атмосфери:	світло	вуглеводи
	O2	O2
	O3
	NO2	Озон
		Вільні радикали
		NO
		S – вміщуючі
		частинки
Від джерела:	NO	SO

Рис 4.3. Ланцюгові фотохімічні реакції як підґрунтя утворення смогу.

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com

140

Сьогодні немає єдиного стандарту атмосфери	робочих і
житлових приміщень з урахуванням щораз нових і нових	штучних

забруднювачів. Періодично у пресі з’являється різна інформація про шкідливість того чи іншого будівельного матеріалу, яка не завжди відповідає реаліям і погано впливає на нервову систему людей. Наприклад, «азбестова лихоманка», яку започаткувало американське Агентство захисту довкілля (ЕРА) рішенням про велику небезпеку забруднення повітря волокнами азбесту. На підставі цього рішення, почалася перевірка усіх громадських і приватних шкіл США. Налякані батьки через можливість виникнення раку у дітей під час спортивних занять у залах з поширеними у США ізоляційними матеріалами на основі азбесту, почали вимагати замінити азбест на інші матеріали. Кілька років за рішенням ЕРА, десятки тисяч робітників відривали плити і рулони ізоляції від труб чи перегородок, замінюючи іншими матеріалами. Фахівці вважають, що прямі збитки боротьби з азбестом вилилися у кілька мільярдів доларів США за період вимушеного закриття «на ремонт» шкіл, спорт і кінозалів – «азбестова лихоманка» 1986-1990 року коштувала США близько 10 млрд. доларів.

Азбест вже кілька десятиліть використовується в багатьох країнах світу у будівельній та багатьох інших галузях промисловості. Щодо використання азбесту сьогодні існують дві позиції: США і країни Західної Європи вважають недоцільним використання азбесту, а країни СНД – навпаки. Це матеріал, що має міцні і гнучкі волокна, хімічно високо інертний, жаростійкий, не проводить електричного струму. Майже 95% усього використовуваного азбесту складає хризотил («білий азбест») з довгими (25 см) волокнами. Під час його переробки не утворюються короткі та гострі уламки волокон. Якнайдетальніші обстеження працівників азбестових кар’єрів та їх родин у Канаді і США не виявили жодних ознак вищої канцерогенності порівняно з іншими породами. Небезпечними з цього погляду виявилися «синій» та «коричневий» азбести (Австралія та ПАР). Однак їх з 1980 року не добувають.

Проблема забруднення атмосфери. Ця проблема надзвичайно складна і далеко від вирішення. В багатьох країнах використовуються нові способи опалення і приготування гарячої їжі. Центральне

PDF создан испытательной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com