Изменение газового состава атмосферы — результат сочетания естественных явлений в природе и деятельности человека. Но какой из этих процессов преобладает в настоящее время? Для того чтобы это выяснить, мы сначала уточним, что загрязняет воздух. Его относительно постоянный состав на протяжении последних лет подвергается значительным колебаниям. Рассмотрим основные проблемы контроля выбросов и охраны чистоты воздушного бассейна на примере этой работы в городах.
Меняется ли состав атмосферы?
Загрязнением воздуха экологи считают изменение его средних показателей, собранных за продолжительное время наблюдений. Происходят они в результате многих видов воздействия общества на окружающую среду, а также из-за природных процессов. Например, вещества, загрязняющие воздух и изменяющие газовый состав атмосферы, образуются в результате дыхания, фото- и хемосинтеза в клетках живых организмов.
Кроме естественного, существует антропогенное загрязнение. Его источниками могут стать выбросы любых производственных объектов, газообразные отходы коммунально-бытовой отрасли, выхлопы транспорта. Это именно то, что загрязняет воздух, угрожает здоровью и благополучию человека, состоянию всей окружающей среды. Главные показатели состава атмосферы должны оставаться неизменными, такими, как в диаграмме ниже.
Содержание некоторых компонентов в атмосфере незначительное, но оно учитывается при решении вопроса о том, какие вещества загрязняют воздух, а какие являются безвредными для живых организмов. В таблицу, расположенную чуть ниже, кроме основных, включены также постоянные компоненты воздушной среды, содержание которых повышается в процессе вулканизма, хозяйственной деятельности населения (диоксиды углерода и азота, метан).
Что не загрязняет воздух?
Газовый состав атмосферы над океанами, морями, лесами и лугами, биосферными заповедниками меньше изменяется, по сравнению с городами. Конечно, в среду над вышеперечисленными природными объектами тоже поступают вещества. Газообмен в биосфере идет постоянно. Но в экосистемах преобладает тот процесс, что не загрязняет воздух. Например, в лесах — фотосинтез, над водными объектами — испарение. Бактерии фиксируют азот из воздуха, растения выделяют и поглощают углекислый газ. Атмосфера над океанами и морями насыщается водяным паром, йодом, бромом, хлором.
Что загрязняет воздух?
Опасные для живых организмов соединения очень разнообразны, всего известно более 20000 загрязнителей биосферы. В атмосфере мегаполисов, промышленных и транспортных центров присутствуют простые и сложные газообразные вещества, аэрозоли, мелкие твердые частички. Перечислим, какие вещества загрязняют воздух:
- угарный и углекислый газы (моно- и диоксид углерода);
- серный и сернистый ангидриды (ди- и триоксид серы);
- соединения азота (оксиды и аммиак);
- метан и другие газообразные углеводороды;
- пыль, сажа и взвешенные частицы, например, руды в местах добычи.
Какие бывают источники выбросов?
Вредные, загрязняющие атмосферный воздух вещества, поступают в атмосферу не только в газо- и парообразном состоянии, но и в виде мельчайших капель, твердых частиц разных размеров. Учет поступающих от предприятий и транспорта загрязнений ведут по конкретным соединениям, их группам (твердые, газообразные, жидкие).
Концентрация постоянных и переменных компонентов воздуха изменяется в течение суток, по временам года. При расчетах содержания загрязнителей учитывают атмосферное давление, температуру, направление ветра, так как метеорологические условия влияют на состав приземного слоя атмосферы. Изменения концентраций большинства компонентов, например, углекислого газа, происходят не только в течение года. Отмечено повышение количества СО2 в последние сто лет (парниковый эффект). В одних случаях изменения концентраций веществ обусловлены природными явлениями. Это могут быть извержения вулканов, самопроизвольные выходы отравляющих соединений из-под земли или воды в отдельных районах. Но чаще к неблагоприятным изменениям состава атмосферы приводит деятельность человека.
Что загрязняет воздух на Земле? Природные и антропогенные источники выбросов вредных соединений. Последние бывают стационарными (трубы предприятий, котельных, топливораздаточные колонки АЗС) и передвижными (разные виды транспорта). Перечислим основные объекты, от которых поступают вещества, загрязняющие воздух:
- работающие предприятия многих отраслей;
- карьеры, где ведется добыча полезных ископаемых;
- автомобили (загрязняют воздух при сжигании горючего, получаемого из нефти, газа и других углеродосодержащих веществ);
- станции заправки газообразными и жидкими видами топлива;
- котельные, использующие горючие ископаемые и продукты их переработки;
- полигоны и мусоросвалки, где вещества, загрязняющие атмосферный воздух, образуются в результате гниения, разложения промышленных и бытовых отходов.
Сельскохозяйственные угодья, такие как поля, сады, огороды, тоже вносят вклад в негативное изменение состава атмосферы. Это связано с работой техники, внесением удобрений, опрыскиваниями пестицидами.
Что является главным источником загрязнения воздуха?
Поступает много вредных соединений в атмосферу при запусках ракет, сжигании отходов, при пожарах в населенных пунктах, в лесах, на полях и в степях. В густонаселенных регионах наиболее значительный вклад в изменение состава приземного слоя атмосферы вносит автотранспорт. На его долю, по разным оценкам, приходится от 60 до 95 % всех газообразных выбросов.
Что загрязняет воздух в городе? Население урбанизированных стран особенно страдает от токсичных продуктов сжигания топлива и горючего. В составе вредных выбросов присутствуют твердые частицы, например, сажа и свинец, жидкие и газообразные соединения: диоксид серы, монооксид углерода, оксиды азота, углеводороды и их производные.
Заводы загрязняют воздух в промышленных регионах, где развиты отрасли, перерабатывающие руды металлов, соли, нефть, уголь и природный газ. Состав выбросов варьируется в зависимости от набора отраслей в том или другом регионе страны. Загрязненный воздух в городах часто содержит продукты горения, среди них есть немало канцерогенов, например, диоксин. Дым появляется вследствие лесных, степных и торфяных пожаров, сжигания листвы и мусора. Чаще горят древесные насаждения и отходы в окрестностях городов, но бывает, что даже непосредственно на улицах поджигают листву, траву.
Какие вещества содержат выбросы промышленности и транспорта?
Что загрязняет воздух в городе? В индустриальных центрах работают промышленные, транспортные, коммунальные и строительные предприятия. Каждый объект в отдельности и все вместе оказывают техногенное воздействие на окружающую среду. Нередко загрязнители взаимодействуют между собой. Чаще всего происходит растворение оксидов неметаллов в капельках воды - так образуются «кислотные» туманы и дожди. Они наносят непоправимый ущерб природе, здоровью человека и архитектурным шедеврам.
Валовые выбросы загрязняющих веществ в городах достигают сотен и тысяч тонн. Наибольший объем токсичных соединений поступает от предприятий металлургической, топливно-энергетической, химической, транспортной промышленности. Заводы загрязняют воздух токсичными веществами: аммиаком, бензапиреном, диоксидом серы, формальдегидом, меркаптаном, фенолом. В составе выбросов крупного промышленного предприятия содержится от 20 до 120 видов соединений. В меньшей степени образуются вредные соединения на комбинатах пищевой и легкой промышленности, в учреждениях образования, здравоохранения и культуры.
Опасны ли продукты горения органического мусора?
В городах запрещается сжигать опавшую листву, траву, обрезки веток, упаковки, стройматериалы и другие промышленные и бытовые отходы. Едкий дым содержит вещества, загрязняющие атмосферный воздух. Они наносят вред здоровью людей, в целом ухудшают качество окружающей среды.
Вызывает тревогу непонимание отдельными гражданами и работниками предприятий того, что они нарушают правила благоустройства, усугубляют и без того неблагоприятную экологическую ситуацию, когда сжигают мусорные кучи и навоз на своих участках, во дворах многоэтажных домов поджигают отходы в контейнерах. Очень часто в мусоре присутствуют пластиковые бутылки, пленка. Этот дым особенно вреден из-за продуктов термического разложения полимеров. В Российской Федерации за сжигание мусора в черте населенного пункта предусмотрены штрафные санкции.
При горении частей растений, костей, шкур животных, полимеров и другой продукции органического синтеза выделяются оксиды углерода, пары воды, немного соединений азота. Но это не все вещества, загрязняющие воздух, которые образуются при горении или тлении отходов, бытового мусора. Если листья, ветки, трава и другие материала влажные, то выделяется больше токсичных веществ, чем безвредных паров воды. Например, при тлении 1 т влажной листвы выделяется порядка 30 кг угарного газа (монооксида углерода).
Постоять рядом с тлеющей мусорной кучей — все равно, что оказаться на самой загазованной транспортом улице мегаполиса. Опасность угарного газа заключается в том, что он связывает гемоглобин крови. Образующийся карбоксигемоглобин уже не может доставлять в клетки кислород. Другие вещества, загрязняющие атмосферный воздух, могут вызвать нарушение работы бронхов и легких, отравление, обострение хронических заболеваний. Например, при вдыхании угарного газа сердце работает с повышенной нагрузкой, так как недостаточно кислорода поступает к тканям. В этом случае могут обостриться сердечно-сосудистые болезни. Еще большую опасность представляет сочетание монооксида углерода с загрязнителями в промышленных выбросах, выхлопах транспорта.
Нормы концентрации загрязнителей
Вредные выбросы поступают от металлургических, угольных, нефте- и газоперерабатывающих комбинатов, объектов энергетики, строительной и коммунальной отраслей. Радиоактивные загрязнения при взрывах на Чернобыльской атомной электростанции и АЭС в Японии распространились в глобальных масштабах. Отмечается увеличение содержания оксидов углерода, серы, азота, фреонов, радиоактивных и других опасных выбросов в разных точках нашей планеты. Порой токсины обнаруживают далеко от места, где находятся предприятия, загрязняющие воздух. Возникшая ситуация является тревожной и трудно решаемой глобальной проблемой человечества.
Еще в 1973 году профильный комитет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) предложил критерии оценки качества атмосферного воздуха в городах. Эксперты выяснили, что состояние здоровья людей на 15–20 % зависит от экологических условий. На основании многих исследований в XX веке были определены допустимые уровни содержания главных загрязнителей, безвредные для населения. Например, среднегодовая концентрация в воздухе взвешенных частиц должна составлять 40 мкг/м3. Содержание оксидов серы не должно превышать 60 мкг/м3 в год. Для оксида углерода соответствующий средний показатель — 10 мг/м3 в течение 8 часов.
Что такое предельно допустимые концентрации (ПДК)?
Постановлением Главного государственного санитарного врача РФ утвержден гигиенический норматив содержания почти 600 вредных соединений в атмосфере населенных пунктов. Это ПДК загрязняющих веществ в воздухе, соответствие которым указывает на отсутствие неблагоприятного воздействия на людей и санитарно-бытовые условия. В нормативе указаны классы опасности соединений, величины их содержания в воздухе (мг/м3). Эти показатели уточняются при появлении новых данных о токсичности отдельных веществ. Но и это еще не все. В документе присутствует перечень 38 веществ, для которых введен запрет на выброс из-за их высокой биологической активности.
Как осуществляется госконтроль в области охраны атмосферного воздуха?
Антропогенные изменения состава воздуха приводят к негативным последствиям в экономике, ухудшается здоровье и сокращается продолжительность жизни людей. Проблемы увеличения поступления вредных соединений в атмосферу беспокоят как правительства, государственные и муниципальные органы власти, так и общественность, простых людей.
Законодательством многих стран предусмотрены инженерно-экологические изыскания перед началом строительства, реконструкции, модернизации практически всех объектов экономики. Проводится нормирование загрязняющих веществ в воздухе, осуществляются мероприятия по охране атмосферы. Решаются вопросы снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду, сокращения выбросов и сбросов загрязняющих веществ. В России приняты федеральные законы об охране окружающей среды, атмосферного воздуха, другие законодательные и нормативно-правовые акты, регулирующие деятельность в экологической сфере. Осуществляется государственный экологический контроль, лимитируются загрязняющие вещества, проводится нормирование выбросов.
Что такое ПДВ?
Предприятия, загрязняющие воздух, должны провести инвентаризацию источников поступления вредных соединений в воздух. Обычно эта работа находит свое логическое продолжение при определении предельно допустимых выбросов (ПДВ). Необходимость получения этого документа связана с нормированием техногенной нагрузки на атмосферный воздух. На основании сведений, которые включены в том ПДВ, предприятие получает разрешение на выброс загрязняющих веществ в атмосферу. Данные о нормативных выбросах используются для расчета платежей за отрицательное воздействие на окружающую среду.
Если тома ПДВ и разрешения нет, то за выбросы из источников загрязнения, расположенных на территории объекта промышленности либо другой отрасли, предприятия платят в 2, 5, 10 раз больше. Нормирование загрязняющих веществ в воздухе ведет к сокращению негативного влияния на атмосферу. Есть экономический стимул для выполнения мероприятий по охране природы от поступления в неё чужеродных соединений.
Платежи за загрязнение среды, поступающие от предприятий, аккумулируются местными и федеральными органами власти в специально созданных бюджетных экологических фондах. Финансовые средства расходуются на природоохранную деятельность.
Как очищают и охраняют воздух на промышленных и других объектах?
Очистка загрязненного воздуха проводится разными методами. На трубах котельных и перерабатывающих предприятий установлены фильтры, есть пыле- и газоулавливающие установки. Благодаря использованию термического разложения и окисления, некоторые токсичные вещества превращаются в безвредные соединения. Улавливание вредных газов в выбросах проводят методами конденсации, используются сорбенты для поглощения примесей, катализаторы для очистки.
Перспективы деятельности в области охраны воздуха связаны с работой по сокращению поступления загрязнителей в атмосферу. Необходимо развивать лабораторный контроль вредных выбросов в городах, на оживленных транспортных магистралях. Должна быть продолжена работа по внедрению систем улавливания твердых частиц из газообразных смесей на предприятиях. Нужны дешевые современные устройства для очистки выбросов от токсичных аэрозолей и газов. В области госконтроля требуется увеличение числа постов для проверки и регулировки токсичности выхлопных газов автомобилей. Предприятия энергетической отрасли и автотранспорт следует перевести на менее вредные, с точки зрения экологии, виды горючего (скажем, природный газ, биотопливо). При их сгорании меньше выделяется твердых и жидких загрязнителей.
Какую роль играют зеленые насаждения в очистке атмосферного воздуха?
Трудно переоценить вклад растений в пополнение запасов кислорода на Земле, улавливанию загрязнений. Леса называют «зеленым золотом», «легкими планеты» за способность листьев к фотосинтезу. Этот процесс заключается в поглощении углекислого газа и воды, образовании кислорода и крахмала на свету. Растения выделяют в воздух фитонциды — вещества, губительно действующие на болезнетворных микробов.
Увеличение площади зеленых насаждений в городах — одно из важнейших природоохранных мероприятий. Высаживают деревья, кустарники, травы и цветы во дворах домов, в парках, скверах и вдоль дорог. Озеленяют территории школ и больниц, промышленных предприятий.
Ученые выяснили, что лучше всего поглощают пыль и вредные газообразные вещества из выбросов предприятий, выхлопов транспорта такие растения, как тополь, липа, подсолнух. Больше всего фитонцидов выделяют хвойные насаждения. Воздух в сосновых, пихтовых, можжевеловых лесах является очень чистым и целебным.
