Забруднення

Забруднення навколишнього середовища

 

1.        Вступ

2.        Забруднення атмосфери

2.1. Основні забруднюючі речовини

2.2. Аерозольне забруднення атмосфери

2.3. Фотохімічний туман (зміг)

2.4. Забруднення радіоактивними опадами

2.5. Біологічне забруднення або «Доліна Смерті»

3. Забруднення вод

3.1. Неорганічне забруднення водойм

3.2. Органічні забруднення (нафта)

3.3.Біологічне забруднення або «червоний приплив»

3.4. Теплове забруднення

4. Забруднення ґрунту

4.1. Пестициди як забруднюючий фактор

4.1. Кислі атмосферні випади на сушу (кислотні дощі)

5. Висновок

6. Використана література

Вступ

 

Екологічна проблема - проблема взаємин суспільства й природи, збереження навколишнього середовища. Протягом тисячоріч чоловік постійно збільшував свої технічні можливості, підсилював втручання в природу, забуваючи про необхідність підтримки в ній біологічної рівноваги.

Особливо різко зросло навантаження на навколишнє середовище в другій половині 20 століття. У взаєминах між суспільством і природою відбувся якісний перегонів, коли в результаті різкого збільшення чисельності населення, інтенсивний індустріалізації й урбанізації нашої планети господарські навантаження почали повсюдно перевищувати здатність екологічних систем до самоочищення й регенерації. Внаслідок цього порушився природний круговорот речовин у біосфері, під погрозою виявилося здоров'я нинішнього й майбутнього поколінь людей.

Екологічна проблема сучасного миру не тільки гостра, але й багатогранна. Вона з'являється практично у всіх галузях матеріального виробництва, має відношення до всіх регіонів планети.

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язаний з навколишнім світом. Але з тих пор як з'явилося высокоиндустриальное суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко підсилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало многообразнее й зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Витрата невозобновимых видів сировини підвищується, усе більше орних земель вибуває з економіки, так на них будуються міста й заводи. Людині доводиться усе більше втручатися в господарство біосфери - тієї частини нашої планети, у якій існує життя. Біосфера Землі в цей час піддається наростаючому антропогенному впливу. При цьому можна виділити трохи найбільш істотних процесів, кожної з яких не поліпшує екологічну ситуацію на планеті.

Найбільш масштабн і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природи. Серед них - газоподібні й аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує й нагромадження вуглекислого газу в атмосфері. Подальший розвиток цього процесу буде підсилювати небажану тенденцію убік підвищення середньорічної температури на планеті.

Викликає тривогу в екологів і триваюче забруднення Світового океану нафтою й нафтопродуктами, що досяг уже 1/5 його загальної поверхні. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати істотні порушення газо- і водообмена між гідросферою й атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення ґрунту пестицидами і її підвищеною кислотністю, що веде до розпаду экосистемы. У цілому всі розглянуті фактори, яким можна приписати забруднюючий ефект, впливають на процеси, що відбуваються в біосфері.

Забруднення атмосфери

 

Основні забруднюючі речовини

 

Існує два основних джерела забруднення атмосфери: природний і антропогенний. Природний - це вулкани, лісові пожежі, курні бури, вивітрювання, процеси розкладання рослин і тварин. Джерелом антропогенного забруднення атмосфери різними речовинами є теплоенергетика, нефтегазопереработка, промисловість, транспорт і ін. На думку фахівців, у результаті діяльності людини в атмосферу Землі щорічно надходить 25,5 мільярдів тонн оксидів вуглецю, 190 мільйонів тонн оксидів сірки, 65 мільйонів тонн оксидів азоту, 1,4 мільйони тонн хлорфторуглеродов. Половина всіх викидів в атмосферу доводиться на підприємства таких галузей промисловості, як енергетика 24,8% і металургія 26,2%.

В останні роки найбільша кількість шкідливих речовин в атмосферу викидається з вихлопними газами автомобілів, причому їхня частка постійно зростає. У нашій країні вона становить більше 30%, а в США - більше 60% від загального викиду забруднюючих речовин в атмосферу.

Особливу тривогу викликає стан повітря у великих містах.

Так, у Москві викиди шкідливих речовин від автотранспорту перевищили 800 тисяч тонн у рік, що становить 70 відсотків від загальної кількості забруднюючих речовин, що надходять в атмосферу міста за рік.

Різні негативні зміни атмосфери Землі зв'язані головним чином зі зміною концентрації другорядних компонентів атмосферного повітря. Так, установлено, що основними причинами парникового ефекту є диоксид вуглецю, метан, оксид азоту, озон і фреони. Виникла проблема виснаження озонового шару, у тому числі появи озонової діри а Антарктиді й Арктиці, пов'язана з надмірним застосуванням фреонів у виробництві й побуті.

Атмосферні забруднювачі розділяють на первинні, вступники безпосередньо в атмосферу, і вторинні, що є результатом перетворення останніх. Так, що надходить в атмосферу сірчистий газ окисляється до сірчаного ангідриду, що взаємодіє з парами води й утворить крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворяться кристали сульфату амонію.

Подібним чином, у результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами й компонентами атмосфери, утворяться інші побічні ознаки. Основним джерелом пирогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні й хімічні підприємства, котельні установки, що споживають більше 70% добува_ щорічно твердого й рідкого палива. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є наступні:

а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному згорянні углеродистых речовин. У повітря він попадає в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами й викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу надходить в атмосферу не менш 1250 млн.т. Оксид вуглецю є сполукою, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери й сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.

б) Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі згоряння серусодержащего палива або переробки сірчистих руд (до 170 млн.т. у рік). Частина сполук сірки виділяється при горінні органічних залишків у гірничорудних відвалах. Тільки в США загальну кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склало 65 % від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утвориться при окислюванні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, що підкисляє ґрунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств відзначається при низької хмарності й високої вологості повітря. Листові пластинки рослин, произрастающихна відстані менш 11 км. від таких підприємств, звичайно бувають густо засіяні дрібними некротическими плямами, що утворилися в місцях осідання краплі сірчаної кислоти. Пирометаллургические підприємства кольорової й чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень і сірковуглець. Надходять в атмосферу роздільно або разом з іншими сполуками сірки. Основними джерелами викиду є підприємства по виготовленню штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окислюванню до сірчаного ангідриду.

д) Оксиди азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, що роблять азотні добрива, азотну кислоту й нітрати, анілінові барвники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксилов азоту, що надходять в атмосферу, становить 20 млн.т. у рік.

е) Сполуки фтору. Джерелами забруднення є підприємство з виробництва алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Фторосодержащие речовини надходять в атмосферу у вигляді газоподібних сполук - фтороводорода або пилу фторида натрію й кальцію. Сполуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) Сполуки хлору. Надходять в атмосферу від хімічних підприємств, що роблять соляну кислоту, хлоросодержащие пестициди, органічні барвники, гідролізний спирт, хлорну вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлору й пар соляної кислоти. Токсичність хлору визначається видом сполук і їхньою концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну й при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отрутних газів. Так, розраховуючи на 1 т. передільного чавуну виділяється крім 12,7 кг. сірчистого газу й 14,5 кг пилових часток, що визначають кількість сполук миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пар ртуті й рідких металів, смоляних речовин і ціаністого водню.

Аерозольне забруднення атмосфери

 

Аерозолі - це тверді або рідкі частки, що перебувають у зваженому стані в повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а в людей викликають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману, імли або серпанку. Значна частина аерозолів утвориться в атмосфері при взаємодії твердих і рідких часток між собою або з водяною парою. Середній розмір аерозольних часток становить 1-5 напівтемний В атмосферу Землі щорічно надходить близько 1 куб.км. пилоподібних часток штучного походження. Велика кількість пилових часток утвориться також у ході виробничої діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче:

ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС.

ВИКИД ПИЛУ, МЛН.Т/РІК

1. Спалювання кам'яного вугілля 93,600

2. Виплавка чавуну 20,210

3. Виплавка міді (без очищення) 6,230

4. Виплавка цинку 0,180

5. Виплавка олова (без очищення) 0,004

6. Виплавка свинцю 0,130

7. Виробництво цементу 53,370

Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові й сажевые заводи. Аерозольні частки від цих джерел відрізняються більшою розмаїтістю хімічного складу. Найчастіше в їхній сполуці виявляються сполуки кремнію, кальцію й вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селен, миш'яку, бериллия, кадмію, хрому, кобальту, молібдену,  а також азбест.

Ще більша розмаїтість властиво органічного пилу, що включає алифатические й ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утвориться при спалюванні залишкових нафтопродуктів, у процесі пиролиза на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах.

Постійними джерелами аерозольного забруднення є промислові відвали - штучні насипи з перевідкладеного матеріалу, переважно розкривних порід, утворених при видобутку корисних копалин або ж з відходів підприємств переробної промисловості, ТЕС.

Джерелом пилу й отрутних газів служать масові підривні роботи. Так, у результаті одного середнього по масі вибуху (250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 2 тис.куб.м. умовні оксиди вуглецю й більше 150 т. пилу.

Виробництво цементу й інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - здрібнювання й хімічна обробка напівфабрикатів і одержуваних продуктів у потоках гарячих газів завжди супроводжується викидами пилу й інших шкідливих речовин в атмосферу.

До атмосферних забруднювачів ставляться вуглеводні - насичені й ненасичені, що включають від 1 до 13 атомів вуглецю. Вони піддаються різним перетворенням, окислюванню, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після порушення сонячною радіацією. У результаті цих реакцій утворяться перекісні сполуки, вільні радикали, сполуки вуглеводнів з оксидами азоту й сірки часто у вигляді аерозольних часток. При деяких погодних умовах можуть утворюватися особливо більші скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок у приземному шарі повітря.

Звичайно це відбувається в тих випадках, коли в шарі повітря безпосередньо над джерелами газопылевой емісії існує інверсія - розташування шару більше холодного повітря під теплим, що перешкоджає повітряним масам і затримує перенос домішок нагору. У результаті шкідливі викиди зосереджують під шаром інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однієї із причин утворення раніше невідомого в природі фотохімічного туману.

Фотохімічний туман (зміг)

 

Озон, утворений близько в поверхні Землі, називають шкідливим. Він виникає під час грози, при ударі блискавки, роботі рентгенівського встаткування, його запах можна відчути біля працюючого копіювального встаткування. У забрудненому оксидами озону повітрі під дією сонячних променів утвориться озон, що сприяє утворенню небезпечного явища, називаного фотохімічним смогом.

Фотохімічний туман являє собою багатокомпонентну суміш газів і аерозольних часток первинного й вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту й сірки, численні органічні сполуки перекісної природи, називані в сукупності фотооксидантами.

Фотохімічний смог виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації й затишності або дуже слабкого обміну повітря в приземному шарі при потужній і протягом не менш доби підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, що звичайно супроводжується інверсіями, необхідна для створення високої концентрації реагуючих речовин.

Такі умови створюються частіше в червні-вересні й рідше взимку. При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплення молекул диоксида азоту з утворенням оксиду азоту й атомарного кисню. Атомарний кисень із молекулярним киснем дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи оксид азоту, повинен знову перетворюватися в молекулярний кисень, а оксид азоту - у диоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефинами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку й утворять осколки молекул і надлишок озону. У результаті триваючої дисоціації нові маси диоксида азоту розщеплюються й дають додаткові кількості озону.

Виникає циклічна реакція, у підсумку якої в атмосфері поступово накопичується озон. Цей процес у нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію олефинами. В атмосфері концентруються різні перекиси, які в сумі й утворять характерні для фотохімічного туману оксиданты. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, що відрізняються особливою реакційною здатністю.

Такі смоги - нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи й Америки. По своєму фізіологічному впливі на організм людини вони вкрай небезпечні для дихальної й кровоносної системи й часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

 

Забруднення радіоактивними опадами

 

Радіоактивні опади - один з найнебезпечніших наслідків забруднення атмосфери людиною. Вони являють собою пил і крапельки атмосферної вологи, що містить радіоактивні атоми. Такі атоми утворяться в ході випробування ядерної зброї або аварії на атомній електростанції.

Найважчі часточки з пилової радіоактивної хмари осідають на землю в перші годинники або хвилині після виклику. Більше легкі затримуються в атмосфері на тривалий час. Вони можуть переноситься вітром на більші відстані, іноді за десятки тисяч кілометрів. Після довгої подорожі в атмосфері радіоактивні атоми, їх ще називають радионуклеотиды, вертаються на поверхню землі разом зі снігом, дощем або туманом.

Радіоактивний пил осідає на ґрунті, попадає у водойми, забруднює житлові будинки, підприємства, дороги. Вона попадає на поверхню рослин, шкіру тварин і людини.

Радионуклеотиды, що потрапили на шкіру людини, можна змити водою, однак вони проникають усередину організму разом з водою, що ми п'ємо, повітрям, яким ми дихаємо, їжею, що ми їмо. Радіоактивні атоми випромінюють велика кількість енергії у вигляді електромагнітних хвиль і заряджених часток. Радіація руйнує живі клітки, і насамперед їхній генетичний апарат, послабляючи захист організму від різних хвороб.

Радіоактивні опади, як і інші види забруднень, викликаних діяльністю людини, стали в цей час небажаною реальністю для багатьох жителів Росії. Знання проблем, породжуваних радіоактивними опадами, дозволяє підвищити екологічну безпеку населення. Особливо це важливо в районах, що постраждали від аварії на чорнобильській атомній станції, і в інших районах нашої країни з більшим радіоактивним забрудненням.

Біологічне забруднення або «Доліна Смерті»

 

Ученим добре відома так звана Доліна Смерті, розташована на Камчатці в подножья вулкана Кихпиныч. В 1975 році зоолог В. Каляєв і вулканолог В. Леонов уперше виявили тут випадки масової загибелі птахів і звірів. У струмку з похмурою назвою Згубний вони помітили незвичайні великі валуни сіро-жовтого кольору, схожі на сплячих ведмедів. Підійшовши ближче, вони зрозуміли, що не помилилися, це дійсно були ведмеді, що тільки не сплять, а мертві. Їхня вовна була покрита невеликим нальотом сірки.

Вулканологів, що пішли за цим випадком дослідження, показали, що при відсутності вітру частина долини заповнюється сумішшю вулканічних газів, що складає головним чином із сірководню й вуглекислого газу. У цей час на відстані більше 1 метра над поверхнею землі майже повністю відсутній кисень. Утвориться своєрідна газова пастка, потрапивши в яку тварини гинуть.

Співробітниками Кроноцкого заповідника ведуться регулярні спостереження за Доліною Смерті. Уже відзначене зникнення близько 25 видів різних тварин. Серед них ведмеді, рассохами, лисиці, зайці, пищухи, горностаї, соболі, белоплечие орлани, ворони, куріпки, кулики, пуночки й ряд інших тварин.

Учені не просто ведуть спостереження. Періодично оглядаючи ділянки струмка, вони видаляють загиблих тварин. Робиться це не тільки для їхнього дослідження. Трупи тварин залучають хижаків і падальщиков, і в результаті ланцюжок жертв може збільшиться. Самі співробітники заповідника працюють із використанням обов'язкових мір хімічного захисту.