Проблемы антропогенного воздействия на биосферу
окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и
образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с
аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в
результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между
загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие
вторичные признаки. Основным источником пирогенного (образованные в
результате сжигания и выброса дыма) загрязнения на планете являются
тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия,
котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого
и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного
происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ.
В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными
газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает
в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением,
активно реагирующим с составными частями атмосферы и
способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового
эффекта.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида.
Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор
серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет
заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты
из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности
и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих
на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо
усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах
оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной
и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки
миллионов тонн серного ангидрида.
д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия,
производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты,
анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.
Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в
год.
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по
производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных
удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде
газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и
кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные
фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,
производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические
красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере
встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.
Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В
металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке
его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и
ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. чугуна выделяется кроме 12,7 кг.
сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество
соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких
металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.
3.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном
состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде
случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические
заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде
дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в
атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с
водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В
атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц
искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц
образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о
некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:
| | |
|ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ |ВЫБРОС ПЫЛИ, |
|ПРОЦЕСС |МЛН.Т/ГОД |
|1. Сжигание каменного угля |93,600 |
|2. Выплавка чугуна |20,210 |
|3. Выплавка меди (без очистки) |6,230 |
|4. Выплавка цинка |0,180 |
|5. Выплавка олова (без очистки) |0,004 |
|6. Выплавка свинца |0,130 |
|7. Производство цемента |53,370 |
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха
являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные
фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.
Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием
химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения
кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния,
марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка,
бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще
большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей
алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется
при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на
нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные
отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала,
преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных
ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности,
ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы.
Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых
веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида
углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других
строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы
пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение
и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в
потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных
веществ в атмосферу.
3.3. Фотохимический туман (смог)
Когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии
существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под
теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос
примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем
инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что
становится одной из причин образования ранее неизвестного в
природе фотохимического тумана.
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. При
продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление
(смога) фотохимического тумана.
Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-
Йорком и другими городами Европы и Америки. По-своему физиологическому
воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и
кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти
городских жителей с ослабленным здоровьем.
