Загрязнение воздушного бассейна как глобальная проблема

Глобальная экологическая проблема, приводящая к кислородному голоданию природы

Понятия воздуха и его загрязнения

«Загрязнение воздуха – экологическая проблема». Эта фраза не отражает ни в малейшей степени тех последствий, которые несет в себе нарушение природного состава и баланса в смеси газов, называемой воздух.

Проиллюстрировать такое заявление не вызывает никакого труда. Всемирная организация здравоохранения привела данные по этой теме за 2014 год. Из-за загрязнения воздуха в мире умерло около 3,7 млн. человек. Почти 7 млн. человек умерло от воздействия на организм загрязненного воздуха. И это за один год.

В состав воздуха входит 98–99% азота и кислорода, остальное: аргон, углекислый газ, вода и водород. Из него состоит атмосфера Земли. Основной компонент, как видим, кислород. Он необходим для существования всего живого. Им «дышат» клетки, то есть при поступлении его в клетку организма происходит химическая реакция окисления, в результате которой выделяется энергия необходимая для роста, развития, размножения, обмена с другими организмами и тому подобное, то есть для жизни.

Загрязнение атмосферы толкуется как привнесение в атмосферный воздух неприсущих ему химических, биологических и физических веществ, то есть изменение их естественной концентрации. Но важнее не изменение концентрации, которое, без сомнения, происходит, а уменьшение в составе воздуха наиболее полезного для жизни компонента – кислорода. Ведь объем смеси не увеличивается. Вредные и загрязняющие вещества не добавляются простым сложением объемов, а уничтожают и занимают его место. Фактически возникает и продолжает накапливаться недостаток пищи для клеток, то есть базового питания живого существа.

От голода умирает около 24000 человек в сутки, то есть в год примерно около 8 млн., что сопоставимо с цифрой смертности от загрязнения воздуха.

Виды и источники загрязнения

Воздух подвергался загрязнению во все времена. Извержения вулканов, пожары лесные и торфяные, пыль и пыльца растений и иное попадание в атмосферу веществ обычно неприсущих ее природному составу, но произошедшие в результате природных причин – это первый вид происхождения загрязнения воздуха – естественный. Второй – это в результате деятельности человека, то есть искусственный или антропогенный.

Антропогенное загрязнение, в свою очередь, можно разделить на подвиды: транспортные или возникшие в результате работы разных видов транспорта, производственные, то есть связанные с выбросами в атмосферу веществ, образующихся в производственном процессе и бытовые или появившиеся в результате непосредственной жизнедеятельности человека.

Само загрязнение воздуха может быть физическим, химическим и биологическим.

• К физическому относят пыль и твердые частица, радиоактивное излучение и изотопы, электромагнитные волны и радиоволны, шумовое, включая громкие звуки и низкочастотное колебание и тепловое, в любой форме.
• Химическое загрязнение – это попадание в воздух газообразных веществ: оксида углерода и азота, диоксида серы, углеводородов, альдегидов, тяжелых металлов, аммиака и аэрозолей.
• Загрязнение микробами называется биологическим. Это различные споры бактерий, вирусы, грибы, токсины и тому подобное.

Основные виды загрязняющих веществ

• Оксид углерода или «угарный газ». Химическая формула СО. Это газ без цвета и запаха. Появляется после неполного сгорания угля, газа, нефти и других видов топлива при условиях недостаточности кислорода и низкой температуре. Он взаимодействует с имеющимся в крови человека гемоглобином и блокирует поступление в нее кислорода. Впервые его выделил в 1776 году врач Жак деЛассон.
• Двуокись углерода или углекислый газ. Химическая формула СО₂. Газ без цвета, но с кисловатым запахом и вкусом. Появляется после полного окисления углерода. Он является одним из парниковых газов.
• Диоксид серы или сернистый ангидрид. Химическая формула SO₂. Газ бесцветный. Запах резкий. Появляется при сжигании таких видов топлива, которые содержат серу и при переработке сернистых руд. Один из видов газа, формирующего кислотные дожди. В организме человека сначала вызывает потерю вкусовых ощущений, затем затрудненное дыхание, отек легких и остановку дыхания.
• Оксиды и диоксиды азота. Химическая формула NO и NO₂ соответственно. Появляется при любых процессах горения. Его количество зависит от температуры сгорания. Чем она выше, тем его больше. Источниками его появления являются предприятия по производству азотных удобрений и кислоты, нитратов, анилиновой кислоты, транспортные средства, промышленные предприятия и некоторые виды бытового оборудования.
• Озон. Химическая формула О₃. Газ с характерным запахом. Самый токсичный их всех загрязняющих веществ.
• Углеводороды. Одни из самых распространенных с различными вариантами соединений углерода С и водорода Н. они содержатся в несгоревших нефтепродуктах, жидкостях для химчисток, растворителях и многом другом.
• Свинец. Химический знак Pb. Токсичный в любом виде металл серебристо-серого цвета. Применяется при производстве боеприпасов, красок, автомобильных аккумуляторов и тому подобное. Главный его источник попадания в атмосферу – выхлопные газы автотранспорта с двигателями, работающими на этилированном бензине.
• Промышленная пыль. Ее принято подразделять на классы в зависимости от происхождения.

Первый – механическая пыль. Появляется в технологических процессах измельчения веществ и материалов.

Второй — возгоны. Они образуются при конденсации паров охлажденного газа и пропускаемые через технологическое оборудование.

Третий – летучая зола. Он содержится в дымовом газе во взвешенном состоянии и представляет собой несгоревший минеральные примеси топлива.

Четвертый – промышленная сажа или твердый высокодисперсный углерод. Он образуется при неполном сгорании углеводородов или их термическом разложении.

В основном на сегодняшний день источниками таких загрязнений являются теплоэлектростанции, работающие на твердом топливе и угле.

Последствия загрязнений

Основными последствиями загрязнения атмосферного воздуха являются: парниковый эффект, озоновые дыры, кислотные дожди и смог.

Парниковый эффект построен на способности атмосферы Земли пропускать короткие волны и задерживать длинные. Короткие волны – это солнечная радиация, а длинные – это тепловое излучение, идущее от Земли. То есть образуется слой, в котором происходит аккумулирование тепла или парник. Газы, способные к такому эффекту называются, соответственно, парниковыми. Эти газы нагреваются сами и нагревают всю атмосферу. Этот процесс естественный и природный. Он происходил и происходит в настоящее время. Без него не была бы возможна жизнь на планете. Его начало не связано с деятельностью человека. Но если раньше природа сама регулировала этот процесс, то сейчас в него интенсивно вмешался человек.

Углекислый — основной парниковый газ. Его доля в парниковом эффекте более 60%. На долю остальных – хлорфторуглеводорода, метана, оксидов азота, озона и так далее, приходится не более 40%. Именно благодаря столь большой доли углекислого газа, была возможна природная саморегуляция. Сколько углекислого газа выделялось при дыхании живыми организмами, столько и потребляли его растения, производя кислород. Объемы и концентрация его сохранялась в атмосфере. Промышленная и иная деятельность человека, и, прежде всего, вырубание лесов и сжигание природного топлива, привели к увеличению углекислого газа и других парниковых газов за счет снижения объема и концентрации кислорода. Результатом стало большее нагревание атмосферы – повышение температуры воздуха. Прогнозы таковы, что увеличение температуры приведет к излишнему таянию льдов и ледников и повышению уровня Мирового океана. Это с одной стороны, а с другой увеличиться, за счет более высокой температуры, испарение воды с поверхности земли. А, значит, увеличение пустынных земель.

Озоновые дыры или нарушение озонового слоя. Озон одна из форм существования кислорода и образуется в атмосфере естественным путем. Это происходит при попадании ультрафиолетового излучения солнца на молекулу кислорода. Потому наибольшая концентрация озона в верхних слоях атмосферы на высоте около 22 км. от поверхности Земли. По высоте он распространяется примерно на 5 км. этот слой считается защитным, так как задерживает это самое излучение. Без такой защиты все живое на Земле погибло. Сейчас наблюдается уменьшение концентрации озона в защитном слое. Почему это происходит до сих пор достоверно не установлено. Впервые это истощение было обнаружено в 1985 году над Антарктидой. С тех пор явление получило название «озоновой дыры». Тогда же была подписана в Вене Конвенция об охране озонового слоя.

Промышленные выбросы в атмосферу диоксида серы и оксида азота, соединяющиеся с атмосферной влагой, образуют серную и азотную кислоту и вызывают «кислотные» дожди. Такими считаются любые осадки, кислотность которых выше природной, то есть ph Видео — Нераскрытые тайны: Как загрязнение воздуха влияет на здоровье

Источник

Загрязнение атмосферы: основные источники и последствия

Загрязнение атмосферы представляет собой совокупность экологических проблем, связанных с выбросом химических веществ и скоплением концентрации природных газов в воздушной среде. Привнесение чужеродных веществ в атмосферную оболочку изменяет естественное соотношение газов, что негативно отражается на жизни и развитии биосферы. Лесные пожарища, отходы промышленных предприятий и выхлопные газы автомобилей относят к главным источникам загрязнения. Воздух над мегаполисами наполнен окисью углерода, азота и серы, что повышает риск развития респираторных болезней.

Источники и классификация атмосферного загрязнения

Классификация источников экопроблемы выделяет химические и физические и биологические формы загрязнения атмосферы:

1. Наибольшую концентрацию ядовитых веществ в воздушную оболочку земного шара приносят промышленные выбросы синтетических соединений. Из-за деятельности человека в воздухе увеличивается концентрация солей тяжелых металлов, аммиачного дыма, альдегидов, эфиров и различны углеводородов.
2. К биологическому виду засорения атмосферы относят вирусы, патогенные бактерий, грибные споры и токсины, вырабатываемые железами животных или растений.
3. О физическом загрязнении свидетельствует высокое содержание пылевых частиц и радионуклидов в воздухе. Такое явление характерно для электромагнитных, тепловых и шумовых всплесков в городских условиях.

На газовый состав воздушной оболочки влияют природные явления и деятельность человека. К основным источникам естественного загрязнения относятся:

• воздушная эрозия почвы;
• лесные пожары;
• вулканические извержения;
• пылевые бури;
• разложение растений и животных;
• сгорание метеоритов, приносящих небольшое количество космической пыли.

К антропогенным видам загрязнения воздушных масс относят:

• отходы металлургической, топливной, энергетической, машиностроительной, нефтедобывающей и перерабатывающей промышленности;
• распыление пестицидов в сельскохозяйственных районах, биологические отходы животноводства;
• выхлопные газы автомобилей;
• отопление домов с помощью дров.

Промышленность, которая убивает

Вредные выбросы сконцентрированы в странах с развитой промышленностью. Большая часть токсичных извержений в воздушные слои атмосферы приходятся на металлургические и энергетические предприятия. В теплоэнергетике источником массированных атмосферных выбросов является сгорание горючих ископаемых: каменного угля, нефти и природного газа. В металлургии воздух загрязняется тяжелыми металлами.

Источником радиоактивного загрязнения атмосферы являются аварийные выбросы атомных электростанций.

В процессе добычи и переработки нефти в воздух вырываются концентрированные под землей попутные газы, аммиак и окиси ядовитых соединений. Результатом машиностроения становятся фенолы, углеводородные вещества, смолы, производные серы и ртути. Токсичные компоненты истощают озоновый слой, формируют смог и провоцируют возникновение парникового эффекта.

Люди обратили внимание на экологическую проблему с загрязнением воздуха в 1875 году. В этот период первой страной, которая начала отслеживать объем вредных извержений от промышленных заводов, стали Нидерланды. Но соответствующие указы для охраны воздушной оболочки Земли приняли только в 1955 году. За это время в атмосферу произошел крупный выброс токсинов после масштабных военных действий.

Вещества, загрязняющие атмосферу

Атмосфера на 78% состоит из азота и на 21% из кислорода. Менее 1% отводится для инертных газов, как и диоксида углерода. В воздушной среде также присутствуют водяные пары, минеральные соли и частицы пыли. В норме угарный газ и аммиак должны оставлять только следы, но во время выброса вредных веществ их количество увеличивается в 20-50 раз.

К основным веществам, загрязняющим атмосферу, относятся:

• углекислый газ увеличивает негативное воздействие парникового эффекта;
• оксид углерода – вызывает удушье при попадании в живой организм и приводит к смертельному исходу;
• углеводородные соединения, раздражающие слизистые оболочки;
• радикалы серы: провоцируют образование кислотных осадков, вызывают аллергические реакции и засуху растений;
• азотистые соединения вызывают воспалительный процесс в легких, бронхит, простудные заболевания, ухудшают состояние на фоне сердечно-сосудистых патологий;
• радиоактивные соединения – накапливаются в клетках, провоцируя их раковое перерождение, вызывают бесплодие и летальный исход.

Наиболее опасны для организма соли тяжелых металлов: свинца, селена, мышьяка. Они являются причиной развития злокачественных новообразований и хронических заболеваний. Тяжелые металлы постепенно разрушают нервные клетки. Летучие органические соединения: спирты, терпеноиды или кетоны, вызывают мутации и являются канцерогенами.

Химическое загрязнение атмосферы

Химическое загрязнение воздушной среды в ходе человеческой деятельности обусловлено выбросом поллютантов – диоксида серы, азотной окиси, угарного газа и твердых частиц. На них приходится 98% от общего уровня засорения атмосферы, оставшаяся часть свидетельствует о наличии:

• формальдегида;
• солей свинца;
• аммиака;
• бензола, фенола;
• сероуглерода;
• эфиров.

Загрязнение атмосферы оксидами серы и азота способствует возникновению опухолей и заболеваний хронической формы.

Наиболее опасен выброс радиоактивных соединений, вызванных испытанием ядерного оружия на военных полигонах. Представляет угрозу поступление в воздух большого количества тепловой энергии.

Люди не задаются вопросом что такое смог, чем опасно загрязнение атмосфера и как можно устранить экологические проблемы. В то же время выхлопные газы от автомобильного транспорта, табачный дым и едкие газы различных предприятий угрожают жизни людей.

Смог формируют окиси углерода, азота и серы. Облако дыма над мегаполисом дополняет сажа, серный газ, альдегиды и бензапирен.Данные химические соединения вызывают заболевания органов дыхательной системы и сокращают жизнь человека в городских условиях, поднимают уровень стресса негативно отражаются на психоэмоциональном состоянии.

Каждая страна подходит к проблеме индивидуально. Исследователи разрабатывают новые виды биологически чистого топлива для полной замены бензина и остановки нефтезатрат. В Дании люди пользуются исключительно велосипедами с 1970 года, когда стал прогрессировать нефтяной кризис. За пользование автомобильным транспортом в скандинавской стране берут большие налоги.

Вулканизм и лесные пожары

Вредные выбросы редко относятся к категории естественных природных явлений, но это не значит, что они полностью отсутствуют. Извержение вулкана происходит раз в 1000 лет и более, сопровождаясь экологическими катастрофами. Одна из наиболее опасных стихийных бедствий выбрасывает в воздушную среду около 40 млн т токсичных соединений. Вулканы выделяют только 1% ядовитых газов. 99% загрязнения – это выделение водяного пара и пепла. Последний покрывает площадь в радиусе от 1 до 10 км в зависимости от возраста и размеров вулканического сопла, уничтожая растительный и животный мир.

Извержения вулканов увеличивают атмосферную концентрацию углекислого и серного газа. Сера при взаимодействии с молекулами воды в дождевых облаках трансформируется в серную кислоту, выпадающую на землю в виде разбавленных кислотных осадков.
В летний период, на пике солнечной активности, стоит острый вопрос об охране лесов. В условиях высокой температуры быстро загорается сухая ветошь, становясь причиной крупномасштабных пожаров. Причиной их возникновения может стать и человек, который не соблюдает меры предосторожности на природе, оставляя гореть костры или сигареты.

В ходе пожаров в воздух извергается большое количество аэрозолей, летучих токсичных соединений и паров. После океана лесные пожары занимают 2 позицию в рейтинге источников хлористого метила. Кроме того, после возгорания падает количество растительности, вырабатывающий кислород.

Загрязнение пыльными бурями

Природные катастрофы не ограничиваются лесными пожарами, извержениями вулканического пепла и потоков магмы. Среди естественных источников загрязнения атмосферной оболочки выделяют выветривание и воздушную эрозию почвы. Большое количество пыли в воздухе характерно для участков с низкой концентрацией влажности и скудной растительностью – пустынные зоны. Глобальное засорение воздушного слоя наблюдается в Гоби и Сахаре. Некоторое количество пыли поднимается в среднеазиатском регионе.

Скорость и площадь распространения мелких частиц зависит от их размера и массы. Пыль не оседает и задерживается в воздушной среде в течение 2-3 недель, с помощью ветра захватывая новые территории.

Крупные пылевые частицы с легкостью задерживаются волосяным покровом и слизистыми оболочками дыхательной системы, тогда как более мелкие крупинки оседают в носовой полости и легких. Пыль провоцирует развитие бронхиальной астмы и аллергической реакции, увеличивая риск смертности на 0,5-1%.

Пылевые бури опасны не только для человека. Скопление мелких частиц в воздушной оболочке планеты затрудняет отток избыточного количества тепловой энергии. Для устранения проблемы проводят сельскохозяйственные мероприятия для засеивания и разрыхления почвы, посадку лесов и плотное озеленение засушливых участков.

Как определяют степень загрязненности воздуха

Чтобы определить качество воздуха, следует учитывать не только концентрацию токсичных веществ в атмосфере, но и промежуток между их выбросом и негативным воздействием. Уровень загрязнения устанавливают по следующим критериям:

1. Наибольшая повторяемость (НП). Частота превышения разрешенной концентрации в течение месяца или года.
2. Стандартный индекс (СИ). Величина является результатом отношения измеренной концентрации загрязняющего материала на максимально допустимую концентрацию примесей. Данные параметры определяют во время выброса загрязняющих веществ в атмосферу.
3. Индекс загрязненности атмосферы (ИЗА). Комплексный показатель, для расчета которого потребуется определить коэффициент токсичности загрязнителя и его среднюю концентрацию за сутки и за год.

Низкий уровень засорения – СИ менее 1, показатель ИЗА входит в промежуток между 0 и 4, НП не более 10%. Данным стандартам на территории России соответствуют: Сочи и Кострома.

Высокая степенью загрязнения фиксируется в Чите, Новороссийске и Магнитогорске, где СИ варьируется от 5 до 10, НП достигает 50%, ИЗА составляет 7-13 единиц.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

Экологические проблемы атмосферы сосредоточены над крупными городами и странами с развитой инфраструктурой. В 2016 году в рейтинге наиболее загрязненных мегаполисов Всемирная организация здравоохранения лидером списка стал Заболь. Город в юго-восточной части Ирана постоянно подвергается засорению песчаными бурями в течение 4 месяцев ежегодно. На 2 и 3 месте располагаются города Индии Гвалиор и Праяг.

4 место занимаетЭр-Рияду – столица Саудовской Аравии. В конце пятерки лидеров находится Эль-Джубайль на берегу Персидского залива как наиболее крупный нефтедобывающий и промышленный центр.

7 наиболее загрязненных городов России	Индекс загрязнения атмосферной оболочки
Новороссийск	36
Братск	28
Красноярск	23
Новокузнецк	22
Магнитогорск	21
Южно-Сахалинск	19,9
Чита	19,5

Если вернутся в мировой масштаб, по уровню загрязнения воздуха выделяют следующие страны:

1. Китай. Уровень атмосферного загрязнения превышает показатели нормы более, чем в 50 раз.
2. Индия. Большое количество людей, автомобилей, заводов и других источников выброса токсичных соединений.
3. Южно-Африканская республика. Тяжелая промышленность является главным источником загрязнения.
4. Мексика. Над городами плотно нависает смог.
5. Япония. Несмотря на озеленение и использование технологий для очищения окружающей среды, после радиационного взрыва остались последствия в виде регулярных кислотных осадков и смога.
6. Индонезия. Ядовитые выбросы промышленных предприятий чередуются с рядом лесных пожаров.
7. Ливия. Причиной засорения воздуха являются предприятия по добыче и переработке нефти.

Последствия для человека

Загрязнение воздуха жилой среды можно увидеть невооруженным взглядом – если забраться на возвышенность высотой 500-1000 м над уровнем моря над городом можно увидеть плотное облако смога. Дым и легкий налет сажи, постоянное присутствие пыли являются только частью общего засорения воздуха.

Глобальные последствия загрязнения проявляются следующим образом:

• разрушение озонового слоя планеты;
• выпадение кислотных осадков;
• резкие изменения климатических условий, спровоцированные парниковым эффектом.

Смог ограничивает доступ к солнечному свету, тем самым лишая людей естественного ультрафиолета, необходимого для синтеза витамина D в эпителиальной ткани. В результате увеличивается риск развития рахита у детей, гиповитаминоз. Сажа, пыль и соли тяжелых металлов раздражают слизистую оболочку органов дыхательной системы и являются причиной бронхиальной астмы, воспаления легких.

Канцерогены от отходов при сжигании бензина вызывают появление злокачественных новообразований.

Извержения газов ведут к нарушению условия для жизни человека. Последствия загрязнения становятся причиной различных заболеваний, снижают работоспособность, вызывают скачки артериального давления и головные боли.

Разрушение озонового слоя

Озоновый слой необходим для поглощения сильного ультрафиолетового излучения, короткие волны которого смертельны для живых организмов. Из-за людской деятельности защитная прослойка постепенно истощается по нескольким причинам:

1. При запуске ракет в космос в атмосфере выжигаются дыры. Другие атмосферные слои быстро восстанавливаются, но озоновые дыры могут существовать длительное время.
2. Самолеты передвигаются на высоте от 12 до 16 км. Наиболее низкие слои озона, располагающиеся на высоте 13 км и выше, постепенно рассеиваются.
3. Выброс фреонов, расщепляющих озоновый слой.

При разрушении озоновой прослойки увеличивается риск негативного влияния ультрафиолетовых солнечных лучей.

Парниковый эффект

Загрязнение парниковыми газами приводит к их скоплению в нижних слоях воздушной среды. Из-за этого температура поверхности земли аномально увеличивается, что приводит к необратимым изменениям климата и приближению глобального потепления. Существует несколько причин развития парникового эффекта:

• активное использование горючих ископаемых для получения энергии;
• вырубка лесов и лесные пожары;
• выделение выхлопных газов;
• увеличение количества населения;
• сжигание мусора.

Как сделать воздух чище

Чтобы остановить экологические последствия загрязнения атмосфера, потребуется внедрить на промышленные предприятия фильтры и другие технологии для сокращения ядовитых выбросов. Кроме того, следует перейти на альтернативные источники получения энергии – построить ветряные или волновые электростанции. Положительная динамика устранения экопроблемы наблюдается при комбинированной выработке тепла и энергии.

Борьба за чистую атмосферу ориентирована на создание программы по утилизации токсичных газов и других химических отходов.

В рамках данного проекта планируется сокращение объема, сортировка и переработка для повторного использования различного мусора. В строительстве планируется усовершенствовать энергоэффективность зданий, в городах предлагают перейти на использование велосипедов.

Меры по предотвращению загрязнения

Чтобы предотвратить проблему загрязнения атмосферы, необходимо:

1. Сократить отходы в ходе промышленного производства. Многоуровневая фильтрация выбросов препятствует попаданию в воздух токсичных соединений и снижает риск возникновения негативных последствий для человека.
2. Полная утилизация мусора. Проблему решает вторичная переработка не только металлических изделий, стекла или макулатуры. Возможно заново использовать пластик или резину.
3. Альтернативные источники энергии. Ветряные мельницы и солнечные батареи на крышах зданий позволяют компенсировать энергозатраты, биологически чистое топливо работает не хуже бензина.
4. Минимальное использование пестицидов для обработки продуктов растительного происхождения.

Важную роль играет озеленение планеты. Растения помогают перерабатывать углекислый газ обратно в кислород, что позволяет частично восстановить начальное соотношение газов в атмосфере.

Источник