Соотношение уровней воздействия антропогенных и естественных выбросов на биосферу, явления смога и кислотных дождей - раздел Экология, «ИНЖЕНЕРНАЯ ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ» Доля Твердых Частиц И Вредных Газов (So2, NoX, Co И Др....
Доля твердых частиц и вредных газов (SO2, NOX, CO и др.), появившихся в атмосфере Земли в результате антропогенной деятельности, по данным на начало 1970-х годов, невелика по сравнению с долей твердых частиц и аналогичных газов природного происхождения – лишь 16-17% общего поступления в атмосферу (табл. 3.1). Однако за 40 прошедших лет объем промышленной деятельности в биосфере возрос приблизительно на порядок величины – если судить по росту мощности потока теплового загрязнения биосферы за этот же период времени: с 6 млн. МВт (1972 г.) до приблизительно 50 млн. МВт (2010 г.). В этом случае доля выбросов антропогенного происхождения может составить порядка 50 % общего поступления частиц и газов.
Таблица 3.1
Ежегодное поступление частиц и газов в атмосферу Земли
(данные 1968 г.)
| |
| | | Размер поступления
млн. т %
2115 100 83,8
1000 47,3
500 23,6
35 1,7
более 800 более 27,4
410 100 16,2
135 32,9
275 67,1
более 2525 100
| |
Вид поступлений в атмосферу
1. Природного происхождения
1.1. Морская соль 
1.2. Пыль
1.3. Дым 
1.4. Газы
2. Антропогенного происхождения
2.1. Выбросы пыли
2.2. Газы
Всего
Таким образом, в настоящее время антропогенные источники поступления моноксида углерода, оксидов серы и азота вполне сопоставимы с естественными источниками и, в целом, оказывают глобальное влияние на баланс атмосферы Земли: данные выбросы, постепенно распространяясь в мировом воздушном океане, вносят свой вклад в возрастание фоновых концентраций указанных вредных веществ. Вместе с тем, среднемировые фоновые концентрации этих веществ достаточно низки и не опасны.
Проблема антропогенных выбросов заключается, прежде всего, в формировании на их основе полей высоких концентраций твердых частиц и газов в пространстве над крупными городами – в виде упомянутых выше пылегазовых куполов. Последние представляют собой устойчивые образования, поскольку постоянно подпитываются выбросами автотранспорта, ТЭС и других энергоустановок, промышленных предприятий. Жители крупных городов практически постоянно находятся под воздействием таких вредных веществ. А поскольку в крупных городах, городских и промышленных агломерациях проживает значительная часть населения (например, в Российской Федерации в 2009 г. – около 35%), антропогенные выбросы следует отнести к воздействиям вполне глобального характера.
Названные источники антропогенных выбросов являются причиной смога – колоссального загрязнения воздушной среды над городами.
При обычных условиях температура воздуха над воздушным бассейном населённого пункта значительно ниже той температуры, которую имеет приземный воздух. Поэтому даже при отсутствии ветра происходит вентилирование воздушного бассейна: имеющий меньшую плотность тёплый загрязнённый воздух поднимается вверх, а чистый воздух, большей плотности, поступает вниз. В некоторых местах Земли города (Лондон, Лос-Анджелес, Кемерово, Нижний Тагил и т.д.) часто возникает температурная инверсия, когда воздух над воздушным бассейном имеет более высокую температуру, чем в приземном слое, и, следовательно, меньшую плотность. Поэтому чистый воздух не может опуститься вниз и вентилировать воздушный бассейн. Ситуация ещё более усугубляется отсутствием ветра – все вредные вещества, поступающие в воздушный бассейн, остаются над городом.
В 1952 году смог в Лондоне за 5 дней погубил 5000 человек, а 10000 получили тяжёлые заболевания.
Различают следующие типы смогов:
1) ледяной (аляскинского типа) – сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании капель тумана;
2) влажный (лондонского типа) – сочетание газообразных загрязнителей (в основном сернистого ангидрида), пылевых частиц и капель тумана;
3) сухой, фотохимический (лос-анджелесского типа) – вторичное (кумулятивное) загрязнение воздуха, возникающее при разложении загрязняющих веществ солнечными лучами, особенно ультрафиолетовыми.
Главным ядовитым компонентом фотохимического смога является
озон (О3), кроме того, в его состав входят угарный газ (СО), соединения азота (NOх), перекись ацетилнитрата, азотная кислота (HNO3) и др. На образование и устойчивость этого типа смога влияют температурная инверсия, солнечное излучение и степень загрязнения воздуха транспортными и промышленными газами.
Если вдуматься в сложившуюся ситуацию, то можно прийти к выводу о том, что наблюдается процесс медленного самоубийства человечества. По сравнению с 1900 годом в мире в несколько раз увеличилась заболеваемость, связанная со злокачественными новообразованиями. Медики и экологи считают, что практически 40% заболеваний (онкология, инфекционные заболевания, сахарный диабет, бронхиальная астма и т.п.) вызваны экологическими причинами.
Иногда именно загрязнение воздуха приводит к смертельным исходам. Чаще умирают люди, уже страдавшие тяжёлыми заболеваниями органов дыхания и сердечно-сосудистой системы. Однако есть фактор, бесспорно коррелирующий с числом серьёзных лёгочных и сердечно-сосудистых заболеваний – это курение. Курильщики в загрязнённом воздухе больше подвержены заболеваниям лёгких, чем в отсутствии загрязнения. Курение и загрязнение воздуха обладают эффектом синергизма.
К глобальным атмосферным воздействиям антропогенные выбросы следует также отнести в связи с их определяющей ролью в формировании «кислотных дождей». Диоксиды серы и азота, главным источником которых являются мощные теплоэлектростанции, путешествуя на высоте нескольких сотен метров, за счёт соединения с атмосферной влагой образуют серную и азотную кислоты, выпадающие с осадками, часто в десятках и сотнях километров от источника выделения. Так, Норвегия, выбрасывая в атмосферу двуокиси серы меньше других стран, более других страдает от кислотных осадков. В Швеции и Норвегии рыба погибла в нескольких тысячах озер и 7 реках. Ущерб не ограничивается гибелью водных обитателей. По пищевой цепи гибнут птицы и животные. Выбросы попадают в Швецию и Норвегию, которые вытянуты вдоль направления миграции загрязнений атмосферы Эффективной мерой борьбы с этими загрязнителями могло бы быть уменьшение местных концентраций путем рассеивания этих веществ по большим пространствам. Но если вредные выбросы ТЭС, энергоустановок, промышленных предприятий можно рассеять посредством высоких, хотя и дорогих, труб, то для уменьшения выбросов автотранспорта требуется, как минимум, переход на более чистое (экологически) топливо, например, на природный газ, или переход на электрический автотранспорт.
Все темы данного раздела:
Нарушение естественных циклов круговорота веществ в биосфере
Процессы фотосинтеза органического вещества на Земле продолжаются сотни миллионов лет. Поскольку запасы химических элементов на Земле конечны, то за миллионы и миллиарды лет их ассимиляции они, каз
Обратная связь в экосистемах
Установлено, что все компоненты экосистем обмениваются между собой информацией: химической, энергетической, генетической, этологической. Этот обмен происходит по специфическим каналам передачи инфо
Помехи в экосистемах
При некоторых условиях обратная связь, т.е. передача информации, может быть нарушена. К таким нарушениям в предыдущих примерах могут быть отнесены уменьшение численности птиц или лис из-за ухудшени
Биохимические и клеточные эффекты
Наиболее отрицательное воздействие на клеточном уровне оказывают следующие загрязняющие вещества атмосферы: диоксид серы (SO2), фториды, озон (О3). Механизм их д
Воздействие на уровне организма
После того как повреждению подвергается значительное количество клеток, симптомы становятся видны невооруженным глазом. Они, как правило, схожи для разных типов загрязнителей, а также похожи на дей
Воздействие на экосистемы
Выживаемость любой популяции зависит от ее генетического разнообразия. Различия в реакции на изменение внешних факторов между различными представителями одного и того же вида определяют селекционну
Кислотные дожди
Осадки (дождь, снег) обычно имеют кислую реакцию с кислотностью рН = 5,5-5,7. Это связано с природным поступлением в атмосферу диоксида углерода и оксидов азота и серы. Однако из-за промышле
Масштабы производственной деятельности человека
Научно-технический прогресс создал большие возможности для повышения комфортности и качества жизни человека. Вместе с тем он создал опасность самому существованию человека и всего живого на Земле и
Этапы и формы изменения биосферы человеком
Уже в начале 20–го века академик В.И. Вернадский отмечал, что производственная деятельность человека по своим масштабам становится сопоставимой с геологическими процессами. Однако до такого уровня
Строение и состав газовой оболочки Земли
Благодаря специфическому газовому составу, способности поглощать и отражать солнечную радиацию, озоновому слою, в котором задерживается основная часть коротковолнового излучения Солнца, благоприятн
Источники загрязнения атмосферы
Уже начиная с XIX столетия, по мере развития промышленности, а затем энергетики и транспорта газовое равновесие в атмосфере начинает нарушаться: в круговорот естественный начинает вмешиваться социа
Нормирование атмосферных загрязнений
Основной физической характеристикой примесей атмосферы является их концентрация (мг/м3). Концентрация примесей определяет физическое, химическое и другие виды воздействия вещества на окр
Источники загрязнения гидросферы
Вода – самый распространенный минерал в биосфере, основа всех жизненных процессов, единственный источник кислорода в главном биосферном процессе – фотосинтезе.
Масштабы использования воды
Источники загрязнения литосферы
Всё то, что человек добывает, производит, выращивает, потребляет, в конце концов, превращается в отходы. Часть из них удаляется вместе со сточными водами, другая часть в виде газов, паров и пыли по
Источники энергетических загрязнений
Наряду с химическими загрязнителями на окружающую среду и человека воздействуют физические поля. Как и химические загрязнители, физические поля подразделяются на естественные и антропогенные. Естес
Поступление в атмосферу антропогенной теплоты
Производство человеком тепловой, электрической и других видов энергии (а она вся, в конечном счете, превращается в теплоту) приводит к большим поступлениям теплоты в окружающую среду. По оценкам, м
Антропогенное воздействие на стратосферный озон
Известно, что исключительно важное значение для сохранения жизни на Земле имеет озоновый слой, находящийся в стратосфере. Десять процентов озона содержится в тропосфере – между поверхностью Земли и
Действие атмосферных загрязнителей в городах
Локальные воздействия атмосферных антропогенных загрязнителей, действующих на ограниченной территории, более всего проявляют себя в городах и промышленных конгломерациях. В результате на ограниченн
Температурная стратификация атмосферы и инверсии температуры
Замечено, что атмосфера в данной местности может находиться в различном состоянии, что предопределяет различие условий рассеяния вредных выбросов (атмосферных загрязнителей). Можно показать, что ес
Воздействие на водную среду тепловых загрязнений
Многие промышленные производства используют большие количества воды, выбрасывая отработанную воду в естественные водоемы. Особенно этим отличается энергетика (табл. 4.1).
Со строительством
Воздействие атмосферных загрязнителей на организм человека
Электростанции, котельные, промышленное производство, транспорт, пожары, другие источники загрязняют атмосферу, в основном, оксидами серы, азота, угарным газом (CO), твердыми частицами, углеводород
Загрязнение воздуха в помещениях
Закрытые помещения (квартиры, офисы и т.п.) характеризуются специфическими условиями в экологическом отношении.
Движение за энергосбережение привело к стремлению герметизи-ровать помещения
ЛЕКЦИЯ 5. Ущерб от загрязнения окружа-ющей среды
Ущерб, который наносится окружающей среде производственной деятельностью человека, совершенно очевиден: деградация и гибель экосистем, снижение урожайности сельскохозяйственных культур, значимое ух
Концепция устойчивого развития как инструмент преодоления глобального экологического кризиса
Как уже отмечалось выше, осознание человечеством наступления экологического кризиса началось со второй половины 20-го века. Возможно, ключевым моментом процесса осознания наступления кризиса стал п
Принципы организации охраны окружающей среды и ее правовой защиты
Недавняя абсолютная монополия государственной собственности на природные ресурсы в бывшем СССР способствовала развитию экологического кризиса и в бывшей (советской) Российской Федерации, и в соврем
Органы охраны окружающей природной среды
Органы управления охраной окружающей среды разделены на две категории: общей и специальной компетенции.
К государственным органам общей компетенции относятся Президент Российской Федерации
ЛЕКЦИЯ 7. Законодательство в области охраны окружающей среды
В систему правовой охраны природы в РФ входят четыре группы юридических мероприятий:
• правовое регулирование отношений по поводу использования, сохранения и восстановления природных ресур
Природоохранительная ответственность
Природоохранительная ответственность подразделяется на материаль-ную (восстановление, возмещение ущерба); административную (предупреж-дение, штраф, изъятие орудий лова, лишение прав охоты и рыбной
Стандарты в области защиты окружающей среды
Экологические требования и нормы содержатся в многочисленных технических, технико-экономических и других нормах и правилах. Основополагающие экологические требования, служащие основой для разработк
Показатели экологических стандартов
В РФ основой стандартизации являются ГОСТы. Наряду с ними существуют ОСТы. Они регулируют как размеры загрязнений и качество природных ресурсов и систем, так и мероприятия по охране и контролю, а т
ПДК загрязняющих веществ в водной среде и в почве
ПДК вредных веществ в водных объектах нормируются для более чем 640 ингредиентов для объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения и для более чем 150 ингредиентов для объектов ры
Уменьшение загрязнения воздушной среды от промышленных предприятий
Существует ряд мероприятий, направленных одновременно на уменьшение загрязнения внутренней и наружной среды. Рассмотрим некоторые из них.
Уменьшение загрязнения внутренней производственной
Методы и средства контроля воздушной среды
Гравитационный метод. Гравитационный (весовой) метод заключается в выделении частиц пыли из пылегазового потока и определении их массы. Отбор проб воздуха, содержащего частицы пыли, проводят, напри
Характеристика водных ресурсов Земли
В гидросфере Земли происходит круговорот воды. Перемещение воды происходит во всех направлениях. Распределение воды в гидросфере, в том числе в разных агрегатных состояниях представлено в таблице 9
Потребители пресной воды
Пресная вода расходуется на удовлетворение хозяйственно-бытовых нужд населения, промышленностью, сельским хозяйством. Различают возвратное потребление – с возвращением забранной воды в источник (ко
Потери пресной воды. Экологические последствия
Как отмечено выше, объём речных вод составляет ничтожную часть (0,0001 %) объёма гидросферы. Между тем до настоящего времени потребление человеком пресной воды осуществляется, главным образом, за с
Источники загрязнения воды, экологические последствия загрязнения природных вод
Согласно рекомендациям Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) вода в водоёме (водотоке) считается загрязнённой, если в результате изменения её состава или состояния вода становится менее приго
ЛЕКЦИЯ 10. Нормирование, регулирование, контроль качества воды в водоемах
10.1 Нормирование и регулирование качества воды в водоёмах
Охрана водоёмов от загрязнений осуществляется в соответствии с «Санитарными правилами и нормами охраны поверхнос
Основы процессов и принципы механической очистки стоков
Механическая очистка сточных вод – технологический процесс очистки сточных вод механическими и физическими методами. Она применяется с целью выделения из стоков грубодисперсных минеральных и органи
Очистка сточных вод от нефтепродуктов
Методы очистки сточных вод от нефтепродуктов можно отнести к группе методов механической очистки от суспензий и эмульсий. В настоящее время такая очистка производится, в основном, отстаиванием, обр
Коагуляция, флокуляция и электрокоагуляция
В практике очистки сточных вод метод коагуляции часто применяется после удаления грубодисперсных примесей – для удаления коллоидных частиц. Коагуляция – процесс слипания коллоидных частиц и образов
Сорбция
Сорбция – процесс поглощения вещества (сорбата) из очищаемой среды твёрдым телом или жидкостью (сорбентом). Поглощение вещества массой жидкого сорбента – абсобция, поверхностным слоем твёрдого сорб
Экстракция
Метод применяется для удаления из стоков примесей, представляющих техническую ценность (фенолы, жирные кислоты), основан на распределении примеси в смеси двух взаимонерастворимых жидкостей (сточной
Ионный обмен
Метод (гетерогенный ионный обмен или ионообменная сорбция) основан на процессе обмена между ионами, находящимися в растворе (в сточных водах), и ионами, присутствующими на поверхности твёрдой фазы
Электродиализ
Этот метод – вариант ионного обмена. Но в нём ионитный слой заменён специальными ионообменными мембранами, а движущая сила – внешнее электрическое поле.
При наложении постоянного электриче
Гиперфильтрация (обратный осмос) и ультрафильтрация
Гиперфильтрация – процесс непрерывного молекулярного разделения растворов путём их фильтрования под давлением через полунепроницаемые мембраны, задерживающие полностью или частично молекулы либо ио
Другие методы физико-химической очистки сточных вод
Эвапорация. Этот метод строится, в основном, либо на пароциркуляционном процессе, либо на азеотропной ректификации. В первом случае загрязнения отгоняются с циркулирующим водяным паром. При этом ст
Нейтрализация
Типичная реакция нейтрализации:
H+ + OH- = H2O .
При подборе соответствующей концентрации нейтрализующего иона, например, ОН-, вводимог
Окисление
Метод используется для обезвреживания стоков, содержащих токсичные соединения (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые нецелесообразно извлекать из сточных вод или очищат
Общие представления о биологической очистке сточных вод
Биологическая очистка сточных вод – технологический процесс очистки сточных вод, основанный на способности биологических организмов (редуцентов) разлагать загрязняющие вещества.
Биологичес
Влияние факторов на биологическую очистку стоков
Температура. Как правило, оптимальные температуры для аэробных процессов 20…30°С; существуют группы бактерий, функционирующих в других температурных интервалах: психофилы – 10…15°С, термофил
Методы и сооружения биологической очистки
Естественные методы: почвенная очистка на полях фильтрации (орошения) и очистка в биологических прудах.
Биологическая очистка на полях орошения заключается в том, что при про
Глубокая очистка и обеззараживание сточных вод
Содержащиеся в биологически очищенных сточных водах биомасса, растворённые органические загрязнения, поверхностно-активные вещества (ПАВ), биогены (N, P) препятствуют сбросу их в водоёмы или повтор
Лекция 15. Оборотные системы водос-набжения промышленных предприятий
Большинство промышленных предприятий являются крупными потребителями воды, что обусловлено универсальностью её свойств и распространённостью на Земле.
Так, в энергетической
Лекция 16. Уменьшение загрязнения окру-жающей среды твердыми отходами. Прин-ципы защиты окружающей среды от энер-гетических воздействий
Всё то, что человек добывает, производит, выращивает, потребляет, в конце концов, превращается в отходы. Часть из них удаляется вместе со сточными водами, другая часть в виде газов, паров и пыли по
Энергетические загрязнения и принципы их нормиро-вания как главные компоненты комплекса мер по защите окружающей среды
Одной из основополагающих компонент комплекса мер по защите окружающей среды от энергетических загрязнений является их нормирование, то есть установление того уровня энергетического загрязнения, пр
Рециклизация
Даже при достаточных площадях, отводимых под новые полигоны, сама их система неустойчива. В итоге человечество может получить покрытый «пирамидами» отходов ландшафт и сотни тысяч людей, обслуживающ
Обработка осадка сточных вод
Практически от 30 до 50 % присутствующего в канализационных стоках органического вещества входит в ил-сырец, оседающий в отстойниках и на других стадиях очистки. Он представляет собой густую, чёрну
Отходы как источник энергии
Сжигание твёрдых отходов целесообразно в случае использования тепловой энергии и очистки уходящих газов. Этот процесс происходит на мусоросжигательных станциях, имеющих паровые котлы со специальным
Безотходное и малоотходное производства
Использование всех рассмотренных в этой главе способов уменьшения загрязнения окружающей среды не позволяет решить проблему в полной мере и сопряжено с ростом затрат на их реализацию. Альтернативой
Экологический мониторинг
Для разумного управления охраной окружающей природной среды необходимы:
1) наблюдение за состоянием окружающей среды;
2) оценка состояния окружающей среды;
3) прогноз воз
Экологический контроль состояния окружающей среды
Организация контроля состояния окружающей среды в регионах возложена на местные природоохранные органы по следующим направлениям: недропользование, земельные ресурсы, водные объекты, атмосферный во
Экологическая паспортизация
Характеристикой совершенства используемых технологий и рациональ-ного природопользования являются удельные показатели как расхода сырья, топлива и энергии, так и выбросов (сбросов) в окружающую сре
Экологическая экспертиза
Основная задача государственной экологической экспертизы заключа-ется в предупреждении возможных неблагоприятных воздействий намечаемой хозяйственной и иной деятельности на окружающую природную сре
Экономический механизм природопользования, платность природных ресурсов
Противостояние экономики и экологии – одна из главных проблем охраны окружающей природной среды. Ранее её пытались решать путём административно-командных методов воздействия на основе запретов, огр
Лицензирование природопользования
Лицензирование природопользования – административно-правовое регулирование экологических отношений методами запрета, разрешения и уполномочивания. Лицензия на природопользование имеет три признака,
Арендные отношения в природопользовании и эколо-гическое страхование
Предметом арендных отношений в природопользовании является использование земельных, водных, лесных, рекреационных и других ресурсов. По договору на аренду природных ресурсов одна сторона – арендода
Международное сотрудничество
Международное сотрудничество России в области охраны окружающей среды осуществляется по трём основным направлениям: международные организации, международные конвенции, многосторонние и двусторонние
Новости и инфо для студентов