Тема: Охрана атмосферного воздуха

1. Источники загрязнения атмосферы

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее химического состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения.

К естественным источникам относятся:

а) внеземное загрязнение воздуха космической пылью и косми­ческим излучением;

б) земное загрязнение атмосферы при извержении вулканов, вы­ветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, возни­кающих от ударов молний, выносе морских солей.

Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на кон­тинентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэро-планктон-бактерии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии) и т. д.

На долю естественных факторов в конце XX столетия приходилось 75% общего загрязнения атмосферы. Остальные 25% возникали в ре­зультате деятельности человека. Уровень естественного загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется во времени.

Антропогенное загрязнение атмосферы разделяют на радио­активное, электромагнитное, шумовое, дисперсное и газообразное, а также по отраслям промышленности и видам технологи­ческих процессов.

Главными и наиболее опасными источниками загрязнения ат­мосферы являются промышленные, транспортные и быто­вые выбросы. По особенностям строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители, как правило, подразделяют на механические (пыль, аэрозоли) и химические (газообразные, жидкие и твердые химические элементы и соединения).

Общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.

Источники промышленного загрязнения:

• теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ;

• металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух оксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы.

• сжигание топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта,

• сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.

Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки.

Основные загрязняющие вещества атмосферы

Оксид углерода. Сернистый ангидрид SO₂. Серный ангидрид SO₃. Сероводород и сероуглерод. Окислы азота. Соединения фтора. Соединения хлора. Углеводороды.Твердые частицы (пыль, зола).

2. Физические и экологические последствия загрязнения атмосферы

Атмосфера Земли постоянно циркулирует: поднимающийся вверх теплый воздух у экватора замещается холодными воздушными потока­ми, движущимися от полюсов. Направление ветра зависит от величи­ны перемещающего воздушные массы градиента атмосферного дав­ления, а скорость ветра возрастает с увеличением перепада атмосфер­ного давления. Воздушные массы могут перемещаться потоками, параллельными поверхности Земли, а также вертикальными струями, которые возникают под действием тепловых градиентов. Турбулентное перемешивание приземного слоя атмосферы может происходить при взаимодействии с поверхностью почвы или при тепловом расслоении атмосферы. Механические и температурные перемещения наблюдаться могут одновременно. На содержание вредных веществ в атмосфере оказывает влияние их

рассеивание турбулентными потоками, действие осадков или их оседание из-за наличия гравитационных сил. Так, на рис. 1 показано распределение кон­центрации вредных веществ в атмос­фере над факелом высокого источни­ка выброса.

По мере уда­ления от трубы выделяют три зоны загрязнения атмосферы:

1. переброс факела выбросов с отно­сительно невысо­ким содержанием вредных веществ;

2. задымление с макси­мальным содержанием вредных веществ;

3. зона постепенного снижения уровня загрязнения. Зона задымления является наибо­лее опасной для населения.

Высокие скорости ветра увеличивают раз­бавляющую роль атмос­феры, способствуя очи­щению приземного слоя. В условиях безветрия рассеивание вредных ве­ществ происходит в не­посредственной близос­ти от источника выбро­сов (рис. 2).

За счет газов антропогенного происхождения образу­ются кислотные осадки и смог.

Фотохимический туман (смог) Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой.