Реферат: Атмосферный воздух 3
Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твёрдыми, жидкими или газообразными. Они могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду непосредственно, после химических превращений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами.
Газообразные и жидкие загрязняющие вещества могут различаться по химическому составу:
·Соединения серы неорганические (серная кислота H2 SO4 , гидросульфид) и органические (меркаптаны, диметилсульфид и др.);
·Соединения азота неорганические (азотная кислота HNO3 , аммиак NH3 , нитриты) и органические (амины, разбавители, растворитель и др.);
·Соединения галогенов неорганические (фтор F, фтороводород HF, хлор Cl, бром Br и др.) и органические (хлорированные углеводороды, например ДДТ, трихлорэтилен, хлороформ);
·Соединения углерода неорганические (оксид углерода CO, диоксид углерода CO2 , углеводороды) и органические (спирты, фенол, крезол, простые и сложные эфиры, альдегиды, бензол и его производные).
Загрязняющие вещества можно сгруппировать по принципу их действия: аллергены, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, канцерогены и мутагены.
При классификации твёрдых загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, применяются различные критерии. Одна из наиболее часто употребляемых классификаций – по содержанию вредных примесей:
·первая группа – пыль, содержащая токсичные компоненты, например, тяжёлые металлы и другие биологически активные токсичные вещества – мышьяк (As), бериллий (Be), фтор (F), германий (Ge), марганец (Mn), ртуть (Hg), цианиды, радиоактивные вещества;
·вторая группа – пыль без биологически активных токсичных компонентов – пыль с фракциями асбеста, каменноугольная пыль, пыль от агломерирования руды, переработки хлопка, джута, шерсти и др.
В атмосферной пыли можно обнаружить практически все химические элементы, хотя большинство из них присутствует в небольших количествах.
При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которого загрязняющие вещества сохраняются в ней.
Время пребывания загрязняющих веществ в атмосфере:
| Элемент или соединение | Среднее время пребывания в атмосфере |
| диоксид углерода (CO2 ) | 5-10 лет |
| водород (H2 ) | 4-8 лет |
| метан (CH4 ) | 4-7 лет |
| оксид диазота (N2 O) | 2,5 -4 года |
| озон (O3 ) | 0,3-2 года |
| оксид углерода (CO) | 0,2-0,5 лет |
| диоксид азота (NO2 ) | 8-11 суток |
| вода (H2 O) | 10 суток |
| оксид азота (NO) | 9 суток |
| аммиак (NH3 ) | 5-6 суток |
| ион аммония (NH4 + ) | 6 суток |
| нитрат-ион (NO3 - ) | 5 суток |
| диоксид серы (SO2 ) | 2-4 суток |
Антропогенные выбросы в атмосферу
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленность и автотранспорт. При этом в нашей стране на теплоэлектростанции (ТЭС) приходится 27% загрязнений, на предприятия чёрной и цветной металлургии – 24% и 10%, нефтехимии – 16%, строительных материалов – 8,1%. На долю энергетики приходится более 40% общих выбросов пыли, 70 % окислов серы и более 50% окислов азота. Из общего объёма загрязняющих веществ, попадающих в воздух, на долю автотранспорта приходится 13,3%, однако в крупных городах России эта цифра достигает 60-80%.
Энергетика
Советский Союз создал один из крупнейших в мире топливно-энегетических комплексов (ТЭК). Россия играла в нем решающую роль, поскольку – основные топливные ресурсы располагались на ее территории: на десятой части глобальной площади суши сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 12% нефти, 23% угля и 14% урана. ТЭК играет в российской экономике исключительно важную роль: его доля в промышленном производстве составляет около 30%, в экспорте почти 50%, а доля в налоговых доходах – более 40%. Экономический спад в России конца ХХ века отрицательно сказался на всех отраслях ТЭКа.
Будучи одним из самых важных в российской экономике, энергетический сектор в то же время является крупнейшим загрязнителем окружающей среды:
· предприятия ТЭКа выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ, электроэнергетика занимает 1ое место среди всех отраслей хозяйственного комплекса страны по объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников и до 70% общего объема парниковых газов.
· АЭС выбрасывает в атмосферу более 250 видов загрязнителей, как радиоактивных, так и химических;
· добывающие отрасли ТЭКа несут ответственность за 70% земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых;
· электроэнергетика потребляет две трети свежей воды, идущей на нужды промышленности, и 20% всего объема водопотребления в стране;
· в результате строительства гидроузлов большой мощности было затоплено 4,5 млн. га земли, по большей части плодородной сельскохозяйственной и покрытой лесами.
· по официальным данным, ежегодно на землю проливается около 7% добываемой нефти (17-20 млн. т), что помимо многомиллионных убытков наносит ни чем не сравнимый ущерб биоразнообразию уникальных северных ландшафтов в условиях вечной мерзлоты;
Теплоэлектроэнергетика
В среднем по отрасли структура выбросов выглядит следующим образом: пыль – 31 %, диоксид серы (SO2 ) – 42 %, окислы азота – 23,5 %.
Оксиды серы и азота относятся к классическим «неканцерогенным» веществам. Но их влияние на окружающую среду и здоровье человека также значительно. На теплоэнергетику приходится около половины всех выбросов оксида азота. Оксиды азота более токсичны. Они способствуют образованию фотохимического смога, приводят к накоплению в приземном слое озона (O3 ), усиливают парниковый эффект. Опасно и влияние оксида серы. В многочисленных исследованиях установлена связь между воздуха сернистым ангидридом и хроническими заболеваниями бронхитом, эмфиземой лёгких и астмой. Кроме того, диоксид серы (SO2 ) вызывает коррозию металлов и ведёт к разрушению различных строительных материалов. Массовые выбросы диоксида серы (SO2 ) являются причиной возникновения кислотных дождей, приводящих к гибели обитателей рек и озёр, поражению лесов, ухудшению свойств почв и другим неблагоприятным последствиям. Наконец, выбросы диоксида серы (SO2 ) совместно с другими загрязнителями приводят к уменьшению видимости и интенсивности туманов, что влияет как на климат, так и на усиление накопления примесей в приземном слое воздуха.
Также при сжигании топлива в атмосферу поступают различные металлы. Так, доля энергетики суммарной антропогенной эмиссии элементов-примесей составляет (в процентах от общего поступления из всех антропогенных источников): ванадий (V) – 85 %, хром (Cr) – 15 %, кобальт (Co) – 98 %, никель (Ni) – 77 %, медь (Cu) – 32 %, цинк (Zn) – 10 %, мышьяк (As) – 6 %, селен (Se) – 50 %, кадмий (Cd) – 9 %, сурьма (Sb) – 80 %, ртуть (Hg) – 20 %. Особенно опасны выбросы V2 O5 и бериллия (Be) – веществ с высокой токсикологической опасностью. Хотя их выбросы незначительны, например, бериллия (Be) за год поступает более 3 тыс. т, что, однако, превышает его промышленное производство, равное приблизительно 500 т. Опасные концентрации бериллия (Be) имеются в углях Донецкого бассейна, Кузнецкого бассейна, Подмосковного бассейна, а угли Южно-Якутского бассейна и Забайкалья в этом отношении сравнительно безопасны.
Важнейшим глобальным аспектом воздействия тепловых станций является выброс парниковых газов. К парниковым газам относят диоксид углерода (CO2 ), метан (CH4 ), закись азота, гидрофтор-углероды, перфторуглероды и гексафторид серы. Их эмиссия может привести к глобальным изменениям климата, прежде всего, вызвать повышение среднегодовой температуры, в результате чего могут растаять огромные льды Антарктиды и Гренландии, что приведёт к поднятию уровня мирового океана и, следовательно, затоплению низменных территорий.
Особое внимание надо уделить таким продуктам недожога топлива, как канцерогенные вещества – пирен, перилен, антрацен, безатрацен и др. Они содержатся в нефти, каменноугольных смолах, в продуктах переработки углей и сланца. Для канцерогенных веществ не существует понятия предельно допустимая концентрация (ПДК), они опасны в любом количестве.
Особенно распространено такое специфическое вещество, как бензапирен. Его концентрация велика в области городов, размещённых вблизи крупнейших электростанций на угле (Канск и Назарово Красноярского края, Губаха Пермской области, Новочеркасск Ростовской области, Черемхово Иркутской области).
При использовании таких видов топлива, как уголь и мазут, образуется огромное количество выбросов и шлаков. Зола, представляющая собой летучий компонент, образующийся при сжигании топлива, также относится к числу вредных примесей. Она имеет сложный химический состав, при этом из оксидов в свободном состоянии в ней могут находиться только оксид кальция (CaO) и диоксид кремния (SiO2 ). Последний из них является сильным канцерогеном и может вызвать рак лёгких. Кроме того, многочисленные золошлакоотвалы являются источником загрязнения подземных вод. Загрязнены подземные воды в районе Курска, Нижнего Новгорода и др.