Содержание
Введение
. Проблема загрязнения атмосферного воздуха в городах
.1 Понятие атмосферы, состав и загрязняющие вещества
.2 Метеорологические условия, влияющие на формирование загрязнения атмосферного воздуха в городской среде
.3 Источники загрязнения воздушной среды
.4 Показатели качества атмосферного воздуха
. Материалы и методы исследования
.1 Объекты исследования
.2 Методы исследования
. Геоэкологическая характеристика города Вологды
.1 Геоэкологическая характеристика города Вологда
.2 Геоэкологическая характеристика города Череповец
. Оценка и сравнительный анализ состояния воздушной среды городов Вологда и Череповец
.1 Состав выбросов источников загрязнения
4.2 Объем и динамика выбросов вредных веществ в атмосферу
4.3 Индекс загрязнения атмосферы в городах Вологда и Череповец
.4 Организация контроля и мониторинга уровней загрязнения
.5 Превышения предельно допустимых концентраций
Заключение
Список использованных источников
Введение
загрязнение атмосферный вологда череповец
Природа - целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в природе круговоротах веществ и энергии [1, 2].
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества [Там же].
Хозяйственная деятельность человечества в течение последнего столетия привела к серьезному загрязнению нашей планеты разнообразными отходами производства. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так как на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы -той части нашей планеты, в которой существует жизнь [3].
Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете [4].
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Загрязняющие воздух вещества в результате метеорологических процессов распространяются в атмосфере на значительные расстояния, что в конечном итоге приводит к глобальному загрязнению воздуха. Сейчас уже нет принципиальной разницы в составе атмосферного воздуха сельских и промышленных регионов (разница лишь по количественному содержанию загрязнителей) [Там же].
Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете и, как результат, изменение климатических условий в целом, что несомненно скажется на здоровье и жизнедеятельности человека [4].
В этих условиях первостепенное значение приобретает проблема борьбы с загрязнением атмосферы, которая особенно строго стоит в промышленно развитых странах. Разумное использование природных ресурсов и охрана природы, создание государственных заповедников и национальных парков, увеличение количества зелёных насаждений, сокращение промышленных выбросов вредных химических веществ в атмосферу и развитие безотходной химической технологии - вот основные пути решения экологических проблем, целью которых в конечном итоге является благо всего человечества [Там же].
Цель исследования - провести сравнительный анализ загрязнения атмосферного воздуха городов Вологда и Череповец.
Для реализации поставленной цели были решены следующие задачи:
· Изучить воздействие источников загрязнения на окружающую среду в городской среде.
· Дать геоэкологическую характеристику городов Вологда и Череповец как объект исследования.
· Проанализировать состав, объем и динамику выбросов от источников загрязнения в городах Вологда и Череповец.
· Изучить организацию контроля и мониторинга уровней загрязнения атмосферы в исследуемых городах.
· Определить пути снижения уровня
загрязнения в городах Вологда и Череповец.
1. Проблема загрязнения атмосферного воздуха в
городах
1.1 Понятие атмосферы, состав и загрязняющие
вещества
Атмосфера - газовая оболочка Земли, является средой обитания наземных живых организмов (человека, животных и растений), поэтому ее физическое состояние и происходящие процессы и явления оказывают огромное влияние на земную жизнь и формирование условий среды [1].
Атмосферные явления также оказывают большое воздействие на процессы, протекающие в других средах - воде, почве, и существенно влияют на физические условия в них [Там же].
Атмосфера не имеет резко выраженной верхней границы. С высотой плотность воздуха плавно уменьшается, и атмосфера постепенно переходит в межпланетное пространство. В связи с этим высоту атмосферы устанавливают весьма условно [Там же].
Масса всей атмосферы оценивается приближенно от 5,15 до 5,9•1015 тонн, что примерно в миллион раз меньше массы Земли. Почти вся атмосфера сосредоточена в сравнительно тонком слое, прилегающем к земной поверхности: примерно половины массы - в слое до пяти километров, 75 % - в слое до высоты 10 км и около 99 % - в слое до высоты 30 километров [1].
Воздух представляет собой механическую смесь множества газов, в которой во взвешенном состоянии находятся разнообразные жидкие и твердые частицы (атмосферные аэрозоли). В нижних слоях атмосферы в переменных количествах обязательно содержится водяной пар [Там же].
Содержание газов в воздухе принято выражать в процентах к объему чистого и сухого воздуха. В составе воздуха у земной поверхности основными газами являются молекулярный азот (N2) - 78,08 %, кислород - 20,95 % и аргон (Ar) - 0,93 %. В сравнительно небольшом количестве содержатся в воздухе углекислый газ (С02) - 0,033 %. Многие другие газы входят в состав воздуха в очень малых количествах (от тысячных до миллионных и менее долей процента). Это, например, гелий (Не), неон (Ne), криптон (Кг), ксенон (Хе), радон (Rn), водород (Н2), озон, метан (СН4), аммиак (ЫН3), перекись водорода (H2O2), оксиды азота, оксиды серы (SO2 и SO3) [3].
Атмосфера, со всех сторон окружающая земной шар, выполняет важнейшие функции, связанные с жизненными процессами, направленными на поддержание живых организмов. Атмосфера является важнейшим условием появления и развития жизни на Земле [2].
Атмосфера регулирует и такие важнейшие параметры в жизни всего живого, как температура, влажность, давление. Самой общей характеристикой состояния атмосферы является климат. Формирование климата планеты определяется притоком солнечной энергии, особенностями строения подстилающей поверхности, интенсивностью механизмов тепло-, влаго- и массообмена между различными регионами Земли [3].
Циклы кислорода, углерода, азота, воды обязательно проходят атмосферную стадию. Атмосфера - это гигантский резервуар, где различные вещества накапливаются, а главное - благодаря такому ее свойству, как динамичность, распределяются с господствующими ветрами по всему земному шару. Это позволяет обеспечить интенсивность и скорость круговорота веществ в природе и поддерживать целостность природы Земли [Там же].
Для всего живого на Земле важны основные физические и химические свойства атмосферы как части природной среды. Давление атмосферы считается нормальным при величине у поверхности Земли 760,1 мм рт. ст. [4].
В пределах земного шара существуют постоянные области высокого и низкого давления, что обеспечивает динамику атмосферы и формирование системы господствующих ветров. Это обеспечивает вертикальное и горизонтальное перемешивание воздуха, рассеивание и ассимиляцию загрязняющих веществ. Когда загрязнители смешиваются с достаточно большими объемами воздуха, их концентрация понижается вплоть до порогового уровня, ниже которого их отрицательное воздействие не наблюдается [Там же].
Весьма существенное значение имеет состояние газового баланса в атмосфере. Атмосфера в пределах тропосферы (до высоты 15-16 км), где заключено более 90% всей ее массы, состоит по объему из азота (78,09%), кислорода (20,96%), аргона (0,93%), углекислого газа (0,03%); она содержит также весьма малые доли инертных газов и озона [Там же].
Атмосферный азот является гигантским источником первичного «сырья» как для деятельности азотфиксирующих микроорганизмов и водорослей, так и для промышленности азотистых удобрений. Без кислорода невозможно дыхание, а значит, энергетика многоклеточных животных. Вместе с тем кислород - это продукт жизнедеятельности, выделяемый фотосинтезирующими организмами [5].
Накопление в ходе эволюции атмосферы и биосферы всего 1% кислорода создало условия для бурного развития современных форм жизни. При этом образовался озоновый экран - защита от космических лучей высоких энергий. Наблюдается катастрофическое уменьшение кислорода в атмосфере.За последние 10 лет количество его уменьшилось настолько, насколько уменьшилось за предыдущие 10 тысяч лет сокращения [Там же].
К серьезным последствиям может привести резкое сокращение кислорода в атмосфере Его потеря вызвала бы неизбежную замену аэробных форм жизни анаэробными. Углекислого газа (диоксида углерода) в атмосфере значительно меньше, чем кислорода и азота. Однако именно его увеличение за счет антропогенной деятельности сегодня волнует человечество [6].
По данным Национальной исследовательской лаборатории США в городе Боулдере, штат Колорадо, в настоящее время количество СО в атмосфере Земли увеличивается на 10% каждые 20 лет. Имеется много прогностических моделей будущего количества CO2 в атмосфере. Выводы их различаются количественно, но факт роста CO2 в атмосфере в нынешнем столетии признается всеми. Эти изменения, касающиеся ничтожной (по масштабам атмосферы) величины нетоксичного газа, вызывают глобальную экологическую проблему, связанную с изменением климата Земли [7].
Повышение доли углекислого газа всего на 0,1% вызывает затруднение дыхания у животных, сказывается на здоровье человека. Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Самоочищение атмосферы - частичное или полное восстановление естественного состава атмосферы вследствие удаления примесей под воздействием природных процессов [9].
Дождь и снег промывают атмосферу благодаря своим абсорбционным способностям, удаляя из нее пыль и растворимые в воде вещества. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который окисляет органические примеси (роль зеленых растений в самоочищении атмосферы от углекислого газа вообще исключительна - почти весь свободный атмосферный кислород имеет биогенное происхождение, то есть около 30 % его выделяют зеленые растения суши, а 70 % кислорода высвобождают водоросли Мирового океана). Ультрафиолетовые лучи убивают микроорганизмы [Там же].
Природный потенциал самоочищения атмосферы во многом обусловлен такими природно-климатических условиями, как особенности подстилающей поверхности (растительность, рельеф), температурный режим, количество выпадающих осадков, циркуляционные процессы в атмосфере и другие. Способность атмосферы к самоочищению зависит также от величины ПЗА (потенциал загрязнения атмосферы). Чем ниже значение ПЗА, тем способность к самоочищению у атмосферы выше [8].
Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) - широко используемая на практике косвенная характеристика рассеивающих способностей атмосферы. Эта величина представляет собой отношение гипотетических среднегодовых (среднесезонных) приземных концентраций примесей от антропогенных источников в данной точке пространства к аналогичным значениям концентрации от таких же источников в некотором «эталонном» районе, где рассеяние примеси принимается наилучшим, а концентрации, соответственно, минимальными [11].
Такая характеристика как ПЗА удобна в том отношении, что не требует сведений непосредственно об измеренных значениях концентрации или источниках загрязнения, а предполагает известными лишь такие климатические характеристики как вероятности слабого ветра (менее 1 м/с), приземных инверсий температуры и туманов [8].
Зоны потенциала загрязнения атмосферы [Там же]: I - низкий, II - умеренный, III - повышенный, IV - высокий, V - очень высокий.
Территория России характеризуется большим разнообразием климатических условий, определяющих потенциал загрязнения атмосферы, то есть перенос и рассеивание примесей, поступающих в воздушный бассейн города с выбросами предприятий и автотранспорта [6]. Они определяют «климат» качества воздуха и частоту эпизодов высокого загрязнения. Выделено пять зон с различными условиями рассеивания примесей. Низкий потенциал загрязнения наблюдается на северо-западе Европейской части России (зона I и II). Особенно неблагоприятные условия для рассеивания (очень высокий потенциал) создаются в Восточной Сибири (зона V) [18].
Среди загрязнителей атмосферы Земли главным компонентом являются углеводороды - продукты сжигаемого на планете топлива. А способов самоочищения у нее три, два из которых относительно непосредственны. В одном случае атмосферные примеси собираются на каплях воды из облаков и затем выливаются в виде дождя, в другом - молекулы атмосферных углеводородов распадаются под воздействием солнечного света. Третий путь - в химическом разрушении вредных веществ [9].
Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека - диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ [13].
Помимо главных загрязнителей, в атмосфере
городов и поселков наблюдается еще более семидесяти наименований вредных
веществ, среди которых - формальдегид, фтористый водород, соединения свинца,
аммиак, сероуглерод [8].
.2 Метеорологические условия, влияющие на
формирование загрязнения атмосферного воздуха
Метеорологические условия играют важную роль в формировании уровня загрязнения. Под влиянием выбросов от промышленности и автотранспорта, условий переноса, рассеивания и вымывания примесей осадками создается определенный уровень загрязнения [12].
Территория России характеризуется большим разнообразием климатических условий, определяющих потенциал загрязнения атмосферы, перенос и рассеивание примесей, поступающих в воздушный бассейн города с выбросами предприятий и автотранспорта. В последнее время большое значение приобретают исследования закономерностей распространения атмосферных примесей и особенностей их пространственно-временного распределения в зависимости от ветрового режима территории. Они являются основой для объективной оценки состояния и тенденции изменений загрязнения атмосферного воздуха, а также разработки возможных мероприятий по обеспечению чистоты атмосферы [18].