Материал: Проблеми забруднення атмосфери та шляхи їх вирішення

Проблеми забруднення атмосфери та шляхи їх вирішення

Реферат

Проблеми забруднення атмосфери та шляхи їх вирішення

Вступ

До складу атмосфери входять речовини, кількість яких регулюють природні й антропогенні фактори.

Небезпечні антропогенні випари в атмосферу, які з випадкових перетворилися на постійні до того ж тенденцією до зростання. Антропогенні викиди можна об'єднати у такі групи:

• забруднювачі, що утворюються під час згоряння палива у промисловому виробництві, при опаленні житлових будинків та роботі усіх видів транспорту;

• забруднювачі, що утворюються в результаті промислових викидів;

• забруднювачі, що утворюються при згоранні та перероблені побутових і промислових відходів.

Походження цих забруднювачів різне: димові гази, що виділяються під час згорання палива, гази двигунів внутрішнього згорання, хвостові гази та гази технологічних процесів, вентиляційні викиди, неорганізовані виділення з каналізацій, стічних вод, відвалів та інших видів викидів до атмосфери.

Метою дослідження є аналіз проблем забруднення атмосфери та шляхи їх вирішення

Актуальність даної теми полягає у тому, що забруднення повітря є одним з найважливіших актуалітетів екологічних досліджень, оскільки для нас є важливо дихати екологічно чистим повітрям, знати які території області є забруднені та при більш детальному дослідженні цієї теми знайти шляхи вирішення проблем забруднення повітря [1, c.150].

1. Природні джерела забруднення

Атмосфера - це газова оболонка, що оточує Землю. Наявність атмосфери - одна з найголовніших умов життя на планеті. Без їжі людина може обходитися місяць, без води - тиждень, а без повітря не проживе й кількох хвилин.

Атмосфера, як елемент глобальної екосистеми, виконує кілька основних функцій:

захищає живі організми від згубного впливу космічних випромінювань та ударів метеоритів;

регулює сезонні й добові коливання температури (якби на Землі не існувало атмосфери, то добові коливання температури досягали б ± 200 °С);

є носієм тепла й вологи;

є депо газів, які беруть участь у фотосинтезі й забезпечують дихання;

зумовлює низку складних екзогенних процесів (вивітрювання гірських порід, діяльність природних вод, мерзлоти, льодовиків тощо).

Основні компоненти атмосфери: азот (78,084 %), кисень (20,946 %) та аргон (0,934 %). Важливу роль відіграють і так звані малі домішки: вуглекислий газ, метан тощо. Крім того, атмосфера містить водяну пару: від 0,2 % у приполярних районах до 3 % поблизу екватора. Такий хімічний склад атмосфера Землі мала не завжди. Первісна атмосфера Землі була схожа з атмосферами деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася з вуглекислого газу, метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера - результат життєдіяльності живих організмів [3].

Маса атмосфери становить приблизно одну мільйонну маси Землі - 5,15 * 105 т. Та атмосферне повітря лише умовно можна вважати невичерпним природним ресурсом. Річ у тім, що людині необхідне повітря певної якості, а під впливом її ж діяльності хімічний склад і фізичні властивості повітря дедалі погіршуються. На Землі вже практично не залишилося місць, де повітря зберегло свої первозданні чистоту та якість, а в деяких промислових центрах стан атмосфери вже просто загрозливий для людського здоров´я.

Щонайменше в 60 містах США десятки мільйонів людей дихають повітрям, яке не відповідає сучасним нормам і є шкідливим для їхнього здоров´я.

На кожного жителя цих міст щорічно випадає близько тонни небезпечних для здоров´я речовин.[2]

Проблема забруднення повітря не нова. Більше двох сторіч серйозні побоювання викликає забруднення повітря у великих промислових центрах багатьох європейських країн. Однак тривалий час ці забруднення мали локальний характер. Дим і кіптява забруднювали порівняно невеликі ділянки атмосфери й легко розбавлялися масою чистого повітря в той час, коли заводів і фабрик було небагато. Швидке зростання розвитку промисловості й транспорту в XX в. привів до того, що кількість речовин, викинутих у повітря, не може більше розсіюватися.

Їхня концентрація збільшується, що спричиняє небезпечні й навіть фатальні наслідки для біосфери у ХХІ ст.

До природних джерел відносяться виверження попелу і газів вулканами, лісові і степові пожежі, насичені солями морські бризки і тумани, пил з еродованих ґрунтів і тонкий пісок пустель, рослинний пилок, мікроорганізми, виділення тварин, а також космічний пил. Про деяких детальніше.

Вулкан - геологічна освіта, часто конічної форми, яке виникло над каналом або тріщиною в земній корі під час сильного і тривалого виверження. Коли відбуваються виверження, розплавлена порода, або магма, з глибини Землі піднімається до поверхні і або з гігантською силою викидається, або витікає через отвір разом з уламками скель і виділенням газу.

На сучасному етапі еволюції земної кори найбільша кількість рихлих порід викинута при виверженні вулкана Тамбора на індонезійському острові Сумбава в 1815г. Загальний об’єм викидів склав тоді близько 150км3. Друге по потужності виверження вулкана відбулося в 1835г., коли огнедишна Козегвіна в Центральній Америці викинула 50км3 породи. Найбільша кількість отруйних газів пішла в атмосферу при виверженні вулкана Маунт-Пеле на острові Мартініка в Карибському морі. Катастрофа відбулася в 1902г. Вулканічні отруйні гази, що вивільняються з величезного кратера сіяли смерть навколо себе в радіусі 10км.

Серед всіх відомих природних катастроф наймогутніший вибух відбувся в 1883г. при несподіваному пробудженні вулкана Кракатау на одному з островів-маляток, розташованих навколо острова Ява (Індонезія). Вибух був такої колосальної сили, що був чутний на тринадцятій частині земної поверхні. З жерла вулкана при цьому викинуто більше 20км3 порід. Камені летіли на відстань 55км, і через 10 днів пил розлетівся в радіусі 5330км.

При виверженні вулкана Святої Олени в 1980г. у небо піднявся стовп пороши і попелу заввишки 20км, осідання попелу випали в радіусі 800км. [6]

В атмосфері Землі присутні різноманітні органічні домішки, які є продуктами життєдіяльності організмів. Це вуглеводні спирти, органічні кислоти, ефіри, альдегіди. Фітогенні хімічно активні газоподібні продукти виділення отримали назву атмовітамінів. Вони використовуються багатьма організмами для життєвих потреб. Органічні речовини, які згубно діють на бактерії, мікроорганізми, гриби отримали назву фітонциди.

Щорічне поступлення в атмосферу морських солей оцінюється від 0,700 до 1,5 млрд. т, винесення ґрунтового пилу - 7-700 млн.т. Утворення аерозолей внаслідок лісових пожеж - 35-360 млн.т. Сумарно від усіх джерел в атмосферу поступає до 2,3 млрд. т. аерозолей природного походження.

Якщо природні джерела забруднення не перевищуються ГДК, то вони не спричинюють істотних змін повітря. Інтенсивне поширення природного джерела забруднення на певній території (викиди попелу і газів вулканами, лісові і степові пожежі) може стати серйозною причиною забруднення атмосфери.

Такі явища зумовлюють іноді утворення світлонепроникного екрана навколо Землі, а також зміну її теплового балансу. Проте природні забруднення атмосфери здебільшого не завдають великої шкоди людині, бо відбуваються за певними біологічними законами і регулюються кругообігом речовин, виявляються періодично.[5]

. Антропогенний фактор

Штучне забруднення пов'язане із викидами різних забруднюючих речовин у процесі діяльності людини. За агрегатним складом викиди шкідливих речовин в атмосферу поділяються на газоподібні (діоксид сульфуру SO2, діоксид карбону СО2, озон О3, оксид нітрогену NO), рідкі (кислоти, луги, розчини солей та ін.) і тверді (канцерогенні речовини, свинець і його сполуки, ртуть, кадмій, органічний і неорганічний пил, сажа, смолянисті речовини тощо.).

На сьогодні основними забруднювачами атмосферного повітря є різні галузі промисловості а саме:

теплоенергетика,

підприємства металургійного комплексу,

нафтовидобувна промисловість,

нафтохімічна промисловість,

автотранспорт,

виробництво будівельних матеріалів.

Теплоенергетика включає теплові й атомні електростанції,промислові та міські котельні. Близько 70-80% світової електроенергії виробляється на теплових електростанціях. У процесі спалювання вугілля, нафти, природного газу, торфу в атмосферу виділяється дим, що містить продукти повного (діоксин карбону і пари води) і неповного (оксиди карбону, сульфуру,нітрогену, вуглеводні та ін.) згорання. При спалюванні 20 тис. т вугілля на теплоелектростанції потужністю 2,4 млн кВт за добу в атмосферу викидається 680 т SO2 і SO3, 200 т - NOX, 120-140 т - твердих частинок (попіл, пил, сажа).

Атомні електростанції є джерелом забруднення повітря радіоактивним йодом, радіоактивними інертними газами та аерозолями.

Котельні утворюють мало оксидів нітрогену, проте викидають багато продуктів неповного згорання.

Підприємства металургійного комплексу посідають друге місце за загальною кількістю викидів в атмосферу серед галузей промисловості (після теплоенергетики). Переважно викиди цих підприємств складаються з оксидів карбону, твердих речовин, діоксиду сульфуру, оксидів нітрогену. Основними джерелами викидів у чорній металургій є агломераційне виробництво, виплавка чавуну і сталі. У кольоровій металургії джерелами утворення викидів є виробництво глинозему, алюмінію, купруму, плюмбуму, стануму, цинку, нікелю та дорогоцінних металів. Забруднюючі речовини підприємств металургійного комплексу розносяться на відстань до 60 км від джерела забруднення, як свідчить аналіз аерокосмічних знімків снігового покриву[4].

Нафтовидобувна і нафтохімічна промисловість утворює за обсягом відносно небагато викидів. Проте вони характеризуються високою токсичністю, значною різноманітністю і концентрованістю, тому становлять загрозу для всіх живих організмів. На різноманітних виробництвах атмосферне повітря забруднюється оксидами сульфуру, сполуками фтору, аміаком, сумішами окису нітрогену, хлористими сполуками, сірководнем, неорганічним пилом тощо.

Викиди автотранспорту. Викидні гази двигунів внутрішнього згорання містять велику кількість токсичних сполук -бенз(а)пірен, альдегіди, оксиди нітрогену і карбону і особливо небезпечні сполуки свинцю. У світі нараховується декілька мільйонів автомобілів, які спалюють велику кількість нафтопродуктів, істотно забруднюючи атмосферне повітря. Встановлено, що найбільша кількість забруднюючих речовин надходить в атмосферу при розгонці автомобіля, при рухові з малою швидкістю, при гальмуванні та під час роботи двигуна на холостому ходу. Створення у містах систем руху в режимі «зелена хвиля» зменшує кількість зупинок транспорту на перехрестях і сприяє зменшенню забрудненості атмосферного повітря у містах[3].

Виробництво будівельних матеріалів. Інтенсивне забруднення атмосферного повітря відбувається при видобутку і переробці мінеральної сировини, при викидах пилу і газів із підземних гірських виробіток тощо. В Україні найбільше викидів оксидів нітрогену, діоксинів сульфуру та пилу, станом на 2004 p., спостерігалося на підприємствах паливно-енергетичного комплексу - відповідно 58%,75% і 56%, вуглеводнів і летких органічних сполук (ЛОС) - на підприємствах видобувної промисловості (72%), оксиду карбону - на підприємствах обробної промисловості (72%). Аналіз стану атмосферного повітря в Україні свідчить, що у 2004 р. середньорічний вміст пилу в повітрі перевищував норматив екологічної безпеки у 23 містах; вміст діоксиду нітрогену в повітрі - у ЗО містах; вміст оксиду карбону - в 11 містах; діоксиду сульфуру - у 4 містах. Рівень забруднення атмосферного повітря в Україні залишається високим, незважаючи на значний спад виробництва,що пов'язано зі збільшенням кількості автомобілів, у тому числі тих, які були в користуванні.[1]

парниковий озоновий атмосфера смог

3. Наслідки забруднення атмосфери

Атмосфера має здатність до самоочищення. Концентрація забруднювальних речовин через розпорошення їх у повітрі, осідання твердих часточок під впливом сили гравітації, випадання різних домішок з опадами (дощ інтенсивністю 1 мм/год за 45 хв вимиває з повітря 28 % часточок пилу діаметром 10 мкм).

Проте від величезної кількості забруднювальних речовин, що надходять в атмосферу сьогодні, вона не встигає самоочищуватись. Так, при спалюванні за рік 2,1 млрд т кам'яного вугілля і 0,8 млрд т бурого в навколишнє середовище потрапляє 225 тис. т арсену, 225 тис. т германію, 153 тис. т кобальту і, крім того, мільйони тони пилу з металургійних заводів, майже 1/5 частина світового виробництва цементу.

За приблизними підрахунками, маса забруднювальних речовин в атмосфері становить 9-10 мли т. Порівняно з масою земної атмосфери це мізерна величина, однак на висоті 50- 100 м від Землі, де саме концентруються забруднювальні речовини, частка їх є істотною відносно кількості чистого повітря[6].

Саме забруднене повітря стає загрозою для всього живого. Воно подразнює очі, ніс та горло людини, викликає отруєння, вбиває рослини. Забруднене повітря охоплює великі райони і безперешкодно надходить у різні країни, залежно від напрямку вітрів. Наслідками забруднення атмосферного повітря стали такі глобальні проблеми, як[7]:

ü  парниковий ефект;

ü  озонова дірка;

ü  кислотні дощі;

ü  смог.

. Парниковий ефект

Клімат Землі, що залежить в основному від стану її атмосфери, протягом геологічної історії періодично змінювався: чергувалися епохи істотного похолодання, коли значні території суші вкривалися льодовиками, й епохи потепління (до речі, ми живемо саме в епоху потепління, коли розтанули великі льодовикові щити в Євразії та Північній Америці).

Та останнім часом учені-метеорологи б´ють на сполох: сьогодні атмосфера Землі розігрівається набагато швидше, ніж будь-коли в минулому. За даними ООН, із кінця XIX до початку XXI ст. глобальна температура на земній кулі підвищилася загалом на 0,6 °С. Середня швидкість підвищення глобальної температури до 1970 р. становила 0,05 °С за 10 років, а останніми десятиліттями вона подвоїлась. І це зумовлено діяльністю людини:

по-перше, людина підігріває атмосферу, спалюючи велику кількість вугілля, нафти, газу, а також уводячи в дію атомні електростанції;

по-друге, і це головне, в результаті спалювання органічного палива, а також унаслідок знищення лісів у атмосфері нагромаджується вуглекислий газ.

За останні 120 років уміст СО2 в повітрі збільшився на 17 %. У земній атмосфері вуглекислий газ діє як скло в теплиці чи парнику: він вільно пропускає сонячні промені до поверхні Землі, але втримує її тепло (рис. 3. 1.).

Це спричинює розігрівання атмосфери, відоме як парниковий ефект. За розрахунками вчених, найближчими десятиліттями через парниковий ефект середньорічна температура на Землі може підвищитися на 1,5-2 °С.

Якщо людство не зменшить обсягу забруднень атмосфери й глобальна температура зростатиме й надалі, як це відбувається протягом останніх 20 років, то дуже швидко клімат на Землі стане теплішим, ніж будь-коли впродовж 100 тис. років. Це прискорить глобальну екологічну кризу.

У чому ж полягає небезпека парникового ефекту? Розрахунки й моделювання на ЕОМ свідчать: підвищення середньорічної температури спричинить зміни таких найважливіших кліматичних параметрів, як кількість опадів, хмарний покрив, океанічні течії, розміри полярних крижаних шапок. Внутрішні райони континентів стануть сухішими, а узбережжя - вологішими, зима буде коротшою й теплішою, а літо - тривалішим і спекотнішим[11].

Занепокоєна загрозою парникового ефекту світова спільнота намагається запровадити низку запобіжних заходів. У 1992 р.

Конференцією ООН із питань довкілля й розвитку прийнято Рамкову конвенцію про зміну клімату, мета якої - «досягти стабілізації концентрації парникових газів у атмосфері на такому рівні, який не допускав би шкідливого антропогенного впливу на кліматичну систему». Конвенцію підписали практично всі держави - члени ООН, у тому числі Україна. Згідно з цією Конвенцією і Кіотським протоколом, що є її доповненням, промислово розвинені країни, до яких віднесено й Україну, повинні з 2008 по 2012 р. знизити як мінімум на 5 % порівняно з рівнем 1990 р. загальні викиди шести газів, котрі спричиняють парниковий ефект. Україна має стабілізувати викиди цих газів на рівні 1990 р.