0002964d[1]

61

спостерігалися в 1928, 1960, 1969, роках. Катастрофічні явища, пов'язані з виверженням вулканів, лісовими пожежами та пиловими бурями, призводять до виникнення світлозахисного екрана навколо Землі, який трохи змінює тепловий баланс планети. У цілому ці явища мають помітний, але локальний ефект відносно забруднення атмосфери. І зовсім незначний місцевий характер носить забруднення атмосферного повітря, пов'язане з вивітрюванням і розкладанням органічних речовин.

Штучні джерела забруднення найнебезпечніші для атмосфери. По агрегатному стану всі забруднюючі речовини антропогенного походження підрозділяються на тверді рідкі та газоподібні, причому останні становлять близько 90% від

загальної	маси забруднюючих	речовин.	Проблема забруднення
повітря не	нова. Більше двох	століть	серйозні побоювання
викликає забруднення повітря у		великих	промислових центрах

багатьох європейських країн. Однак тривалий час ці забруднення мали локальний характер. Дим і кіптява забруднювали порівняно невеликі ділянки атмосфери й легко розбавлялися масою чистого повітря в той час, коли заводів і фабрик було небагато. Швидкий зріст промисловості й транспорту в XX ст. призвів до того, що така кількість викинутих у повітря речовин не може більше розсіюватися. Їх концентрація збільшується, що тягне за собою

небезпечні	і	навіть	фатальні		наслідки	для
біосфери. Забруднення атмосферного				повітря	в промислових
містах і	міських	агломераціях		значно	вище,	ніж на

прилеглих територіях. У 1970 р. у містах США було викинуто в повітря (у млн. т): пилу - 26,2; SO2 - 34,1; NO2 - 22,8; СО - 149; НС - 34,9. На 1 км .кв. у Нью-Йорку щомісяця випадає 17 т сажі, у Токіо - 34 т.

Особливе місце серед джерел забруднення атмосфери

займає хімічна	промисловість. Вона			поставляє		диоксид
сірки (SO2), сірководень (H 2 S), оксиди азоту(NO,NO2), вуглевод
ні галогени(F2,Сl 2) та		ін.	Для	хімічної	промисловості
характерна висока	концентрація підприємств,				що	створює

підвищене забруднення навколишнього середовища. Речовини,

що виділяються		в атмосферу, можуть		вступати в хімічні
реакції один	з	одним,	утворюючи	високотоксичні
сполуки. Разом з		туманом	і деякими іншими природними

62

явищами в місцях підвищеної концентрації хімічних речовин виникає фотохімічний смог. Часто при цьому концентрації озону в багато разів перевершують його нормальний рівень у повітрі на поверхні Землі, що небезпечно для життя рослин, тварин і людини.

З кожним роком зростає роль автомобільного транспорту в забрудненні атмосфери вихлопними газами. У США на частку автотранспорту доводиться 60% загального забруднення атмосфери. З вихлопними газами в повітря надходять чадний газ, оксиди азоту, вуглеводи, свинець та його сполуки. Надходження свинцю і його сполук у повітря пов'язане з тим, що до дизельного палива й бензину для зниження детонації й підвищення ККД двигунів внутрішнього згоряння додають тетраетилсвинець. У результаті при згорянні 1 л такого бензину в повітря потрапляє 200 - 400 мг свинцю. З початку 30-х р, коли

впаливо автотранспорту стали додавати ТЕС, авіаційні, автомобільні, суднові й тепловозні двигуни стали викидати свинець в усе зростаючій кількості. На 70 - 80% він складається з частинок менше 1 мкм. Відомо, що міське повітря містить свинцю

в20 разів більше, ніж сільське, і в 2000 разів більше, ніж морське.Підвищення концентрації іонів свинцю в крові людини до 0,80 частки / мл. викликає важке свинцеве отруєння: анемію, головний і м'язовий біль, втрату свідомості. Середній рівень свинцю в крові американців - 0,25, у працівників бензозаправних станцій - до 0,34 - 0,40. Найбільш висока концентрація свинцю (0,40 - 0,60 частки / мл.) виявляється в крові дітей, що грають на бруківці в міських кварталах, поскіки вихлопні гази важче повітря і скупчуються в його приземному шарі, яким дихають діти (Бондарев, 1976) . Висока концентрація вихлопних газів поблизу транспортних магістралей негативно позначається на рослинах, викликаючи пожовтіння листя і ранній листопад, та їх загибель.

Серйозні наслідки має забруднення повітря хлорфторметанами, або фреонами. З широким використанням фреонів у холодильних установках, у виробництві аерозольних балонів пов'язана їх поява на значних висотах, у стратосфері й мезосфері. Висловлюються побоювання щодо можливої взаємодії озону з галогенами, які виділяються з фреонів під дією

ультрафіолетового випромінювання . За даними фахівців,

63

зменшення шару озонового екрану тільки на 7 - 12% 10-кратно збільшить (у помірних широтах) інтенсивність ультрафіолетового випромінювання з довжиною хвилі 297 нм, а у зв'язку з цим у кілька разів зросте кількість людей, хворих на рак шкіри. Зменшенню шару озонового екрана сприяють гази, що виділяютьі турбореактивні літаки, польоти ракет, різноманітні експерименти

в	атмосфері: винос	у	стратосферу	мідної	тирси,
голок, кристалів NaC1 та		ін.В	атмосферу	Землі	щорічно

викидається в середньому більше 400 млн т головних полютантів (забруднювачів): діоксиду сірки, оксидів азоту, оксидів вуглецю і твердих частинок. «Внесок» промислово розвинених країн у забруднення атмосфери розподіляється наступним чином: по діоксиду сірки - 12% (Росія), 21% (США); по оксидах азоту - 6% (Росія), 20% (США); по оксиду вуглецю - 10 % (Росія), 70% (США).

Радіоактивне забруднення атмосфери. Радіоактивні речовини відносяться до особливо небезпечних для людей, тварин і рослин. Джерела радіоактивного забруднення в основному

техногенного походження. Це експериментальні вибухи атомних, водневих і нейтронних бомб, різні виробництва, пов'язані з виготовленням термоядерної зброї, атомні реактори й електростанції; підприємства, де використовуються радіоактивні речовини; станції по дезактивації радіоактивних відходів; сховища відходів атомних підприємств і установок; аварії або витоки на підприємствах, де виробляється й використовується ядерне паливо. Природні джерела радіоактивного забруднення в основному пов'язані з виходом на поверхню уранових руд і

гірських	порід,	що	мають	підвищену
природну радіоактивність (граніти, гранодіорити, пегматити).
Наслідки забруднення атмосфери.
Забруднення повітря впливає на організм людини, тварин і
рослинність,	завдає шкоди	народному господарству,		викликає

глибокі зміни в біосфері. Вплив забрудненого повітря на людину може бути як прямим, так і непрямим. Прямий вплив полягає в тому, що забруднювачі у вигляді газів і пилу попадають разом із повітрям в організм і безпосередньо на нього діють, викликаючи отруєння й різного роду захворювання. Серед сполук сірки найбільш токсичний для людського організму її

64

диоксид (SO2). При збільшенні концентрації діоксиду сірки в навколишньому повітрі підвищується ймовірність серцевосудинних та легеневих захворювань. Бронхіальна астма - найбільш часте захворювання, пов'язане з підвищеним вмістом у повітрі діоксиду сірки. У районах з його збільшеною

концентрацією	встановлена	значна	смертність	від
бронхітів. Чадний	газ (СО), з'єднуючись		з гемоглобіном крові,
викликає отруєння	організму, малі його концентрації сприяють
відкладенню ліпідів на стінках		кровоносних судин, погіршуючи

їхню провідність. Оксиди азоту (NO, NO2) негативно впливають на епітелій органів дихання, викликають набряки. При тривалому впливі цих забруднювачів на людський організм порушується функціонування центральної нервової системи. Негативно діють на нервову систему й сполуки свинцю. Проникаючи через шкіру й накопичуючись у крові, свинець знижує активність ферментів, які беруть участь у насиченні крові киснем. Це, у свою чергу, порушує хід обмінних процесів, необхідних для нормальної життєдіяльності.

Перелік шкідливих речовин, що з'являються в атмосферному повітрі, яким ми дихаємо, і їхній негативний вплив на здоров'я людей можна було б продовжити. Однак сказаного вище досить, щоб зрозуміти, що антропогенне забруднення атмосфери зовсім не небезпечне для людини. Це вимагає від кожного з нас громадянської відповідальності по дотриманню правил, що сприяють охороні атмосфери.

До прямого впливу на організм людини слід віднести вплив повітря, насиченого пилом різноманітного походження - частками гірських порід, грунту, сажі, золи. Загальна кількість пилу, котра щорічно надходить в атмосферу, оцінюється в 2 млрд т, з них антропогенні аерозолі становлять 10 - 20%. При тривалому вдиханні запиленого повітря у людей і свійських тварин виникає хвороба, що отримала назву пильова пневмонія.

Забруднення	повітря	може мати шкідливий непрямий
вплив. Із збільшенням	запилованості атмосфери над великими

містами знижується пряма сонячна радіація, в їх центрах сонячна сумарна радіація на 20 - 50% нижче, ніж у передмістях. Істотно зменшується надходження ультрафіолетових променів, тому в повітрі збільшується кількість хвороботворних

65

бактерій. У запилованому повітрі різко зростає число ядер конденсації води. У результаті туманих і хмарних днів у великих містах буває в кілька разів більше, ніж за їх межами.

Забрудненість атмосфери негативно позначається на рослинності міст і їх околиць. Особливо великої шкоди рослинам задає присутність у повітрі діоксиду сірки, фтору, хлору, їхніх сполук, інших окислювачів, чадного газу та ін. Промислові гази впливають на асиміляційний апарат зелених рослин. Вони руйнують цитоплазму й хлоропласти в клітинах листів, гнітять діяльність продихів, в 1 , 5 - 2 рази знижуючи інтенсивність транспірації, фотосинтезу, руйнують кореневу систему. Особливо чутливі до шкідливого впливу забруднювачів атмосфери хвойні дерева: сосна, ялина, ялиця, кедр. Вони першими гинуть від забруднення атмосфери поблизу великих промислових районів. Негативний вплив на рослини роблять викиди підприємств кольорової металургії та виробництва кислот. В околицях заводів, що виробляють сірчану кислоту й алюміній, гинуть сади й виноградники; поблизу цементних заводів гинуть плодові дерева і чагарники; близько свинцево-цинкових комбінатів гинуть посіви й т.д. Забруднення повітря супроводжується утворенням стійких аномалій забруднювачів у воді, грунтах, рослинах. Параметри таких очагів забруднення різні. У Канаді навколо металургійного комплексу Садбері, в повітряних викидах якого втримується диоксид сірки, на площі 60 км кв. знищена вся рослинність. Токсичні газопилові викиди промислових підприємств центральної частини Великобританії, Рурського басейну і деяких інших районів Центральної Європи досягають Скандинавських країн. Кислотні дощі викликають, особливо в південній частині Норвегії, деградацію лісової рослинності на великих територіях, а останнім часом і загибель риб у багатьох озерах.

Заходи по охороні атмосферного повітря.

Основні шляхи зниження й повної ліквідації забруднення атмосфери наступні: розробка та впровадження очисних фільтрів, застосування екологічно безпечних джерел енергії, безвідходної технології виробництва, боротьба з вихлопними газами автомобілів,озеленення.

Очисні фільтри є основним засобом боротьби з промисловим

66

забрудненням атмосфери. Очищення викидів в атмосферу здійснюється шляхом пропускання їх через різні фільтри (механічні, електричні, магнітні, звукові й ін), воду і хімічно активні рідини. Всі вони призначені для уловлювання пилу, парів і газів. Ефективність роботи очисних споруд різна і залежить як від фізико-хімічних властивостей забруднювачів, так і від досконалості застосовуваних методів і апаратів. При грубому очищенні викидів усувається від 70 до 84% забруднювачів, середньої очистки - до 95 - 98% і тонкої - 99% і вище.

Очищення промислових відходів не тільки охороняє атмосферу від забруднень, але й дає додатковау сировину і прибуток підприємствам. Уловлювання сірки з газових відходів Магнітогорського комбінату забезпечує санітарне очищення і отримання додатково багатьох тисяч тонн дешевої сірчаної кислоти. На Ангарському цементному заводі очисними спорудженнями вловлюється до 98% викидів цементного пилу, а фільтрами одного алюмінієвого заводу - 98% раніше втраченого фтору, що дає 300 тис. доларів прибутку на рік.

Вирішити проблему охорони атмосфери тільки за допомогою очисних споруд неможливо. Необхідне застосування комплексу заходів, і насамперед впровадження безвідхідних технологій.

Безвідхідна технологія ефективна в тому випадку, коли вона будується за аналогією з процесами, що відбуваються в біосфері: відходи однієї ланки в екосистемі використовуються іншими

ланками. Циклічне безвідхідне виробництво,					порівняне із
циклічними	процесами	в	біосфері,	-	це	майбутнє
промисловості,ідеальний шлях			збереження			чистоти

навколишнього середовища.

Один із засобів запобігання забруднення атмосфери-перехід

на використання	нових	екологічно	безпечних джерел
енергії. Наприклад, будівництво станцій,			що	використовують
енергію припливів і	відливів,	використання		геліоустановок і

вітряних двигунів. У 1980р. перспективним джерелом енергії

вважалися атомні електростанції (АЕС). Після			Чорнобильської
катастрофи число прихильників	більш	широкого використання
атомної енергії зменшилось.	Ця	аварія	показала, що
атомні джерела енергії вимагають підвищеної			уваги до систем

67

їхньої безпеки. Альтернативним джерелом енергії академік А. Л. Яншин, наприклад, вважає газ, якого в Росії в перспективі можна добувати близько 300 трлн мз / рік.

Як приватне рішення захисту повітря від вихлопних газів автомобілів може бути установка фільтрів і допалювальних пристроїв, заміну додаток, що містять свинець, організацію руху транспорту, що зменшить і виключить часту зміну режимів роботи двигунів (дорожні розв'язки, розширення дорожнього полотна, будівництво переходів і т.д.). Кардинально проблема може бути вирішена при заміні двигунів внутрішнього згоряння на електричні. Для зменшення токсичних речовин у вихлопних газах автомобілів пропонується заміна бензину іншими видами пального, наприклад сумішшю різних спиртів. Перспективні газобалонні автомобілі.

Озеленення міст і промислових центрів: зелені насадження за рахунок фотосинтезу звільняють повітря від диоксиду вуглецю й збагачують його киснем. На листі дерев і чагарників осідає до 72% зважених часток пилу й до 60% діоксиду сірки. Тому в парках, скверах і садах у повітрі втримується пилу в десятки разів менше, ніж на відкритих вулицях і площах. Багато видів дерев і чагарників виділяють фітонциди, що вбивають бактерії. Зелені насадження значною мірою регулюють мікроклімат міста, «гасять» міський шум, що приносить величезну шкоду здоров'ю людей. Для підтримки чистоти повітря велике значення має планування міста. Фабрики й заводи, транспортні магістралі повинні відділятися від житлових кварталів буферною зоною, складаючись із зелених насаджень. Необхідно враховувати напрямок основних вітрів (троянду вітрів), рельєф місцевості й наявність водойм, розташовувати житлові квартали з підвітряного боку. Промислові зони краще розміщувати на відстані від житлових кварталів або за межами міста.

Лекція 7. Гідросфера. Охорона гідросфери.

Світові запаси води на Землі величезні. Проте, це переважно солона вода Світового океану. Запаси прісної води, потреба людей у якій є особливо великою, незначні (35029,21 тис. км3) і вичерпні. У багатьох місцях планети відчувається нестача її для зрошення, потреб промисловості, пиття та інших побутових потреб.

68

Більшість прісної води сконцентрована в льодовиках Антарктиди та Гренландії. Кригою вкрито 16 млн. км2 суходолу. Третє за величиною джерело води - підземні води. Вони залягають на глибині 150200 м. Загальний їх об'єм приблизно в 100 разів більший за об'єм поверхневих прісних вод річок, озер, боліт.

Протягом останніх років за приблизними підрахунками потреба у воді зросла в 10 разів. Сучасне місто використовує води з розрахунку на одну людину 300-500 л/добу, що значною мірою перевищує мінімальну потребу у воді однієї людини (25 л/добу). Протягом століття витрати води в таких містах, як Париж, НьюЙорк, Москва, зросли більш як у 100 разів. У багатьох країнах виникли проблеми з постачанням води у великі міста.

Забруднення гідросфери.

Розрізняють не тільки штучне (антропогенне) забруднення води, але й природне. Відомо, що навіть у малозаселених районах (Аляска, Амазонія тощо) чистота води зменшується, а кількість мулу, домішок всіх видів збільшується від витоку в горах до місця з'єднання з морем чи океаном.

Таблиця

Типи забруднення поверхневих і підземних вод

Типи	Забруднюючі речовини
забруднення
Фізичне	Нерозчинні домішки: глина, пісок,
	намул, пил тощо.
Хімічне	Важкі	метали, кислоти, луги,
	мінеральні солі, нафта і нафтопродукти,
	синтетичні поверхнево-активні речовини
	(СПАР), мийні засоби, канцерогени,
	мінеральні добрива, пестициди
Біологічне	Різні	мікроорганізми (бактерії,
	віруси), яйця гельмінтів, спори грибів
Радіоактивне	Радіонукліїди (цезій-137, стронцій-
	90, калій-40 та ін.)
Теплове	Підігріті води ТЕС та АЕС

Суттєвою є та обставина, що у воді біологічне забруднення набирає особливого значення, подекуди за небезпекою навіть випереджаючи хімічні. Це трапляється найчастіше тоді, коли вода

69

стає життєвим середовищем для патогенних мікроорганізмів, кількість яких у ній весь час зростає. Якщо перед використанням для пиття така вода не дезінфікується, то й мінімальна її кількість може спричинити вибух тих хвороб, що легко передаються саме через воду.

Джерел забруднення води багато, основними з них є:

·стічні води промислових підприємств;

·побутові стоки комунального господарства;

·стічні води сільського господарства;

·води шахт, нафтопромислів, рудників;

·відходи виробництв при видобутку різних корисних копалин;

·відходи деревини в деревообробній промисловості;

·скиди водного і залізничного транспорту тощо.

З усіх джерел забруднення води основне значення мають виробничі стічні води. Найбільшими забрудниками поверхневих і підземних вод є:

·хімічна промисловість,

·чорна металургія;

·кольорова металургія;

·коксохімія;

·важке, енергетичне і транспортне машинобудування;

·комунальне і сільське господарство.

Основними джерелами забруднення природних вод є:

·Атмосферні води, які несуть значні кількості полютантів (забруднювачів), що вимиваються з повітря і мають переважно промислове походження. При стіканні по схилах, атмосферні та талі води додатково захоплюють з собою значну кількість речовин. Особливо небезпечні стоки з міських вулиць та промислових майданчиків, які несуть велику кількість нафтопродуктів, сміття, фенолів, різних кислот.

·Міські стічні води, що включають переважно побутові стоки, які містять фекалії, детергенти (поверхнево-активні речовини), мікроорганізми, у тому числі патогенні.

·Промислові стічні води, що утворюються у самих різноманітних галузях виробництва, серед яких найбільш активно

споживає воду чорна металургія, хімічна, лісохімічна,

70

нафтопереробна промисловості. При технологічних процесах утворюються такі основні види стічних вод:

−реакційні води, що утворюються у процесі реакцій з виділенням води, забруднені як вихідними речовинами, так і продуктами реакцій,

−води, що містяться у сировині та вихідних продуктах (вільна або зв'язана вода),

−промивні води після миття сировини, продуктів, тари, обладнання, маточні водні розчини,

−водні екстрагени та адсорбенти,

−охолоджені води, що не контактують з технологічними продуктами, а використовуються у системах зворотнього водопостачання,

−побутові води - води їдалень, душових, туалетів, пралень

тощо,

−атмосферні опади, що стікають з території промислових підприємств.

Антропогенний вплив на ґрунтові води.

За останні декілька десятків років ґрунтові води стали одним із найважливіших ресурсів. Вони є джерелом значної кількості питної води, яка використовується у побуті, а також іде на зрошення. Звичайно, ґрунтові води раніше володіли достатньо високими якостями і без очищення задовольняли вимоги до питної води, але випадки забруднення високоякісних ґрунтових вод отруйними речовинами стають все більш частими. Ґрунтові води вимивають із ґрунтів значну кількість забруднювачів, які грунт не може затримати.

Головними джерелами забруднення і забруднюючими речовинами ґрунтових вод вважають:

·неправильно розташовані звалища та інші сховища отруйних речовин;

·підземні резервуари та трубопроводи (особливу небезпеку становлять втрати бензину на АЗС);

·пестициди, що застосовуються на полях, у садах, на газонах тощо;

·сіль, якою посипають тротуари і вулиці під час ожеледі;

·мазут на дорогах для зв'язування пилу;

·надлишки стічних вод та каналізаційного мулу.