Забруднення атмосфери. Джерела та наслідки забруднення

Міністерство освіти та науки України

Український державний університет водного господарства та природокористування

Кафедра екології

Реферат

на тему:

“Забруднення атмосфери. Джерела та наслідки забруднення”

Виконав: Студент 1-го курсу

Групи МБ-13 Шевчук В.В.

Перевірив:

Мороз О.С.

Рівне 2008

План

Вступ

1. Хімічне забруднення атмосфери

1.1 Основні забруднюючі речовини

1.2 Аерозольне забруднення

1.3 Фотохімічний туман (зміг)

1.4 Контроль за викидами забруднень в атмосферу (ПДК)

2. Забруднення атмосфери від рухомих джерел

2.1 Автотранспорт

2.2 Літаки

      Шуми

3. Вплив забруднення атмосфери на людину, рослинний і тваринний світ

3.1 Оксид вуглецю

3.2 Діоксид сірки і сірчаний ангідрид

3.3 Оксиді азоту і деякі інші речовини

3.4 Вплів радіоактивних речовин на рослинний і тваринний світ

Вступ

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тихий пір, як з'явилося високорозвинене суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився об'єм цього втручання, воно стало великообразне і загроза загрожує стати глобальною проблемою для людства. Втрата невідновних видів сировини підвищується, все більше орних земель вибуває з економіки так на них будуються міста і затони. Людині доводитися все більше втручатися в господарство біосфери - тій частині нашій планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в наш час піддається наростаючому антропогенному дійству. При цьому можна виділити дещо найістотніших процесів, будь-який з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті.

Наймасштабнішим і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природа. Серед їх - газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу в атмосфері. Подальший розвиток цього процесу усилюватиме небажану тенденцію убік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу у екологів і забруднення Світового океану, що продовжується нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 11/5 його загальною поверхності. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати велике порушення газо- і водообміну між гідросферою і атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення грунтів пестицидами і її підвищена кислотність, прямуюча до розпаду екосистеми. В цілому всі розглянуті чинники яким можна приписати забруднюючий ефект, надають замітний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері.

1. Хімічне забруднення атмосфери

      Основні забруднюючі речовини

Людина забруднює атмосферу вже тисячоліття, проте наслідки вживання вогню, яким віна користувалася весь цей період, були незначні. Доводилося миритися з тим, що дим заважав диханню і що сажа брикала чорним покривом на стелі і стінах житла. Одержуване тепло було для людини важливіше, ніж чисте повітря і незакінчені стіни печери. Це початкове забруднення повітря не представляло проблеми, бо люди барилися тоді невеликими групами займаючи невеликі площі. І навіть значне зосередження людей на порівняно невеликій території, як це було в класичній старовині, не супроводжувалось ще серйозними наслідками.

Так було аж до кінця дев'ятнадцятого століття. Лише за останні сто років розвиток промисловості "обдарував" нас такими виробничими процесами, наслідки яких спочатку людина ще не могла собі уявити. Виникли міста-мілліонери, зростання яких зупинити не можна. Все це результат великих винаходів і завоювань людини.

В основному існують три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка шкірного з цих джерел в загальному забрудненні повітря сильно розрізняється поклад від місця. Зараз загальновизнано, що найбільш сильно забруднює повітря промислове виробництво.

Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають в повітря сірчистий і вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор фтор, аміак, з'єднання фосфору, частинки і з'єднання ртуті і миш'яку; хімічні і цементні затони. Шкідливі гази дають в повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості , опалювання жител, роботи транспорту, спалювання і переробки побутових і промислових відходів. Атмосферні забруднення поділяють на первинні, що приходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні, є результатом перетворення останніх. Так, що поступає в атмосферу сірчистий газ окисляється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали сульфату амонія. Так саме, в результаті хімічних, фотохімічних , физико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери, утворюються інші вторинні ознаки. Основнім джерелом пирогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, споживаючі більш 170% кожного року твердого і рідкого палива, що здобувається. Основними шкідливими домішками пирогенного походження є наступні:

а) Оксид вуглецю .

В повітря він потрапляє в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами і викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу поступає в атмосферу не менше 1250 млн.т. Оксид вуглецю є з'єднанням, активно реагуючим з складовими частинами атмосфери і сприяє повишеню температури на планеті, і створенню парникового эфекту.

б) Сірчистий ангідрид. . Виділяється в процесі переробки сірчистих руд, що містить (до 170 млн.т. в рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків в гірничорудних відвалах. Тільки в США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склало 65 відсотків від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, який підкисляє грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадіння аерозолю сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств наголошується при низькій хмарності і високій вологості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менше 11 км. від таких підприємств, звичайно бувають густо посіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургійні підприємства кольорової і чорної металургії, а також ТЕС кожного року викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень і сірковуглець. Поступають в атмосферу окремо або разом в іншими з'єднаннями сірки. Основними по викиду є підприємства по виготовленю волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окисленню до сірчаного ангідриду.

д) Окиснення азоту. .Основними джерелами викиду є підприємства, азотні добрива, азотну кислоту, що проводять і нітрати, барвники, шовк, целулоїд. Кількість окисників азоту, що поступають в атмосферу, складає 20 млн.т. в рік.

е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є

підприємства по виробництву алюмінію, емалей, скла, керамики, стали. Фторові речовини поступают в атмосферу у вигляді газоподібних з'єднань фториду натрію і кальцію. З'єднання характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлора. Поступають в атмосферу від хімічних підприємств, що проводять соляну кислоту, органічні фарбники, гідролізний спирт. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлора і пари соляної кислоти. Токсичність хлора визначається видом з'єднань і їх концентрацією. В металургійній промисловості при виплавці чавуну і при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, з розрахунку на 11 т. виділеного чугуна виділяється окрім 12,7 кг. осернистого газу і 14,5 кг. пилевих частинок, що визначають кількість з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, парі ртуті і рідкісних металів, смоляних речовин і ціаністого водню.

      Аерозольне забруднення атмосфери

Аерозолі - це тверді або рідкі частинки, що знаходяться в зваженому стані в повітрі. Тверді компоненти аерозолів у ряді випадків особливо небезпечні для організмів, а у людей визивають специфічні захворювання. В атмосфері аерозольні забруднення сприймаються у вигляді диму, туману. Значна частина аерозолів утворюється в атмосфері при взаємодії твердих і рідких частинок між собою або з водяним паром. Середній розмір аерозольних частинок складає 11-5 1мкм. В атмосферу Землі щорічно поступає близько 11 куб.км. Велика кількість пилових частинок утворюється також в ході діяльності людей. Відомості про деякі джерела техногенного пилу наведені нижче:

ВИРОБНИЧИЙ ПРОЦЕС ВИКИД ПИЛІ,МЛН.Т./ГОД

11. Спалювання кам'яного вугілля 93,60

12. Виплавка чавуну 20,21

13. Виплавка міді (без очищення) 6,23

14. Виплавка цинку 0,18

15. Виплавка олово (без очищення) 0,004

16. Виплавка свинцю 0,13

17. Виробництво цементу 53,37

Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові і сажа затону. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Частіше всього в їх складі виявляються з'єднання кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, висмута, селену, миш'яку, берилія, кадмію, хрому, кобальту, молибдена, а також азбест. Ще більша різноманітність властиво органічного пилу, включаючою ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні остаточних нафтопродуктів, в процесі пиролиза на нефтепереробних , нафтохімічних і інших подібних підприємств.

Джерелом пилу і ядовитих газів служать масові вибухові роботи. Так, в результаті одного середнього по масі вибуху ( 1250-300 тонн вибухових речовин) в атмосферу викидається близько 12 тис. куб. м . умовного оксиду вуглецю і більше 1150 т. пилу. Виробництво цементу і інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв є одержування продуктів в потоках гарячих газів, які завжди призводять до викиду пилу і інших шкідливих речовин в атмосферу .Вони піддаються різним перетворенням, окиненю, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячною радіацією. В результаті цих реакцій утворюються перекиснене з'єднання, вуглеводнів з оксидами азоту і сірі часто у вигляді аерозольних частинок. При деяких погодних умовах можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок в приземному шарі повітря.

Звичайно це відбувається тоді , коли в шарі повітря безпосередньо над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування кулі більш холодного повітря під теплим, що затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зосереджуються під кулею інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин раніше вивчення в природі фотохімічного туману.

      Фотохімічний туман (смог)

Фотохімічний туман є багатокомпонентною суміші газів і аерозольних частинок первинного і вторинного викиду. До складу основних компонентів змогу входять озон оксиди азоту і сірки, численні органічні сполуки окисленої природи, звана в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний зміг виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і безвітря або дуже слабого обміну повітря в приземному шарі при могутній і в течія не менше діб підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, звичайно що супроводжується інверсіями, необхідними для створення високої концентрації реагуючих речовин.

Такі умови створюються частіше в червні-вересні і рідше взимку.

При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплювання молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту і атомарного кисню. Атомарній кисень з молекулярним киснемо дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи оксид азоту, повинний перетворуватися в молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. В результаті продовження дисоціації нові маси діоксиду азоту расщеппляются і дають додаткові маси озону. Виникає циклічна реакція, у результаті якої в атмосфері поступово нагромаджується озон. Цей процес в нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері концентруються різні перекиси, які в сумі і утворюють характерні для фотохимического туману оксиданти. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, відмінних особливі реакційні дії . Такі явища бувають над Лондоном Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи і Америки. По своїй фізіологічній дії на організм людини сморід украй небезпечний для дихальної і кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

2. Забруднення атмосфери рухомих джерел викидів

В останні десятиріччя у зв'язку з швидким розвитком автотранспорту і авіації істотно збільшилася частка викидів, що поступають в атмосферу від рухомих джерел: вантажних і легкових автомобілів, тракторів, тепловозів і літаків. Згідно оцінкам, в містах на частку автотранспорту доводитися (в залежності розвитку в даному місті промисловості і числа автомобілів) від 30 до 70 % загальної маси викидів. В США в цілому по країні принаймні 40 % загальної маси п'яти основних забруднюючих речовин складають викиди рухомих джерел.

2.1 Автотранспорт

Вплив транспорту на атмосферне повітря. В промислово розвитих країнах основним джерелом забруднення атмосфери є автотранспорт, парк якого безупинно росте. Якщо в 1900 р. на планеті нараховувалося біля 6 тис. автомобілів, то до 2000 р. чисельність світового парку автомашин досягла 500 млн. одиниць.

Частка автотранспорту в забрудненні атмосфери продуктами згоряння показана в табл.1.

Таблиця 1 Обсяги викидів продуктів згоряння, млн. т. рік -1

Продукти згоряння

Джерела продуктів згоряння продуктів згоряння

автомобілі

електростанції, промисловість і т.д.

Оксид вуглецю

59,7

5,2

Вуглеводні й інші органічні речовини

10,9

6,4

Оксиди азоту

5,5

6,5

Сполуки , що містять

сірку

1,0

22,4

Макрочастки

1,0

9,8

Викиди автомобільного транспорту істотно залежать від режиму роботи двигуна і якості використовуваного палива. Зразковий склад вихлопних газів автомобілів поданий у табл. 2

Наближений склад (% по обсягу) вихлопних газів автомобілів

Табл. 2

Компоненти

Вміст компонентів у вихлопах

карбюраторний двигун

дизельний двигун

N2

74-77

76-78

О2

0,3-8

2-18

Н2О

3,0 - 5,5

0,5 - 4.0

СО2

5,0-12,0

1,0-10,0

СО

5.0 - 10,0

0,01 - 0,5

Оксиди сірки

0-0,8

2* 10 -4 - 0,5

Вуглеводні

0,2 - 3,0

1 * 10 -3 - 0,5

Альдегіди

0-0,2

(1 - 9) * 10 -3

Сажа

0-0,4 г / м -3

0,01 -1,1 г / м -3

Бензапірен

(10-20) * 10-6 г/м –3

до 1 * 10 -5 г / м -3

Основній внесок в забруднення атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку доводитися близько 75 %), потім літаки (приблизно 5 % ), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4 %), трактори і інші сільськогосподарські машини (близько 4 % ), залізничний і водний транспорт (приблизно 2 %). До основних забруднюючим атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела (загальне число таких речовин перевищує 40), відносяться оксид вуглецю (в США його частка в загальній масі складає близько 70 %), вуглеводні (приблизно 19 % ) і оксиди азоту (близько 9 % ). Оксид вуглецю (CO) і оксиди азоту поступають в атмосферу тільки з вихлопними газами, тоді як не повністю згорілі вуглеводні поступають як разом з вихлопними газами , так і з картера , паливного бака і карбіратора тверді домішки поступають в основному з вихлопними газами і з картера .

Найбільша кількість забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особено при швидкому, а також при русі з малою швидкістю . Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів і оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні і на холостому ходу, частка оксидів азоту при розгоні. З цих даних виходить, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і при русі з малою швидкістю.

Створювані в містах системи руху в режимі "зеленої хвилі", істотно скорочують число зупинок транспорту на перехрестях, покликані скоротити забруднення атмосферного повітря в містах. Великий вплив на якість і кількість викидів домішок надає режим роботи двигуна, зокрема співвідношення між масами палива і повітря, момент запалення, якість палива, відношення поверхні камери згоряє до її об'єму . При збільшенні відношення маси повітря і палива, що поступає в камеру згоряє, скорочуються викиди оксиду вуглецю і вуглеводнів, але зростає викид оксидів азоту

Не дивлячись на те що дизельні двигуни більш економні, таких речовин, як HnCm, NОx, викидають не більш, ніж бензинові, сморід істотно більше викидають диму (переважно незгорілого вуглецю), який до того ж володіє неприємним запахом створюваним деякими незгорілими вуглеводнями). В поєднанні ж із створюваним шумом дизельні двигуни не тільки сильніше забруднюють середовище, але і впливають на здоров'я людини набагато більшою мірою, ніж бензинові

2.2 Літаки

Хоча сумарний викид забруднюючих речовин двигунами літаків порівняно невеликий (для міста, країни), в районі аеропорту ці викиди вносять визначальний внесок в забруднення середовища. До того ж турбореактивні двигуни (так саме як дизельні) при посадці і зльоті викидають добрі помітний на око шлейф диму. Значну кількість домішок в аеропорту викидають і наземні пересувні засоби, під’їжджаючі і від'їжджаючі автомобілі.

В аеропорту Лос-Анджелеса в 1970 г емісія від літаків і наземних засобів склала:

Речовина Аерозоль Емісія Hn Cm Noх

Літаки 10250 18000 2500 3820

наземні засоби 8980 1235 750 80

Згідно отриманим оцінкам, в середньому близько 42 % загальної витрати палива витрачається на вирулювання літака до злітно-посадочної смуги (ВПП) перед зльотом і на зарулювання з ВПП після посадки (за годиною в середньому близько 22 мін). При цьому частка незгорілого і викинутого в атмосферу палива при рулюванні набагато більше, ніж у польоті. Крім поліпшення роботи двигунів (розпиленість палива, збагачення суміші в зоні горіння, використовування присадок до палива, уприскування води і ін.), істотного зменшення викидів можна добитися шляхом скорочення години роботи двигунів на землі і числа працюючих двигунів при рулюванні (тільки за рахунок останнього досягається зниження викидів в 3 - 8 разів).

В останні 10 - 15 років велику увагу надається дослідженню тихий ефектів, які можуть виникнути у зв'язку з польотами надзвукових літаків і космічних кораблів. Ці польоти супроводжуються забрудненням стратосфери оксидами азоту і сірчаною кислотою (надзвукові літаки), а також частинками оксиду алюмінію (транспортні космічні кораблі). Оскільки ці забруднюючі речовини руйнують озон, то спочатку створилася думка (підкріплене відповідними модельними розрахунками), що плановане зростання числа польотів надзвукових літаків і транспортних космічних кораблів приведе до істотного зменшення озону зі всіма подальшими згубними діями ультрафіолетової радіації на біосферу Землі. Проте більш глибокий підхід до цієї проблеми дозволивши зробити висновок про слабий вплив викиди надзвукових літаків на стан стратосфери. Так, при сучасному числі надзвукових літаків і викиді забруднюючих речовин на висоті близько 16 км відносне зменшення змісту О3 може скласти приблизно 0.60 ; якщо їх число зросте до 200 і висота польоту буде близька до 20 км, то відносне зменшення змісту О3 може піднятися до 17%. Глобальна приземна температура повітря за рахунок парникового ефекту, створюваного викидами надзвуковими літаками може підвищиться не більше ніж на 0,1C/

Більш сильну дію на озон і глобальну температуру повітря можуть надати хлорфторметани (ХФМ0 фреон-11 і фреон-12  гази, що утворюються зокрема, при випаровуванні аерозольних препаратів, які використовуються (переважно жінками) для фарбування волосся. Оскільки ХФМ дуже інертні, то сморід розповсюджуються і довго живуть не тільки в тропосфері, але і в стратосфері. Володіючи досить сильними смугами поглинання у вікні прозорості атмосфери (8-12 мкм), фреони усилюють парниковий ефект. Що намітилося в останні десятиріччя темпи зростання виробництва фреонів можуть привести до збільшення змісту фреону-11 і фреону-12 в 2030 р. до 0,8 і 2,3 млрд (при сучасних значеннях 0,1 і 0,2 млрд). Під впливом такої кількості фреонів загальний вміст озону в атмосфері зменшиться на 18%, а в нижній стратосфері навіть на 40; глобальна приземна температура зросте на 0,12-0,21.

На закінчення можна відзначити, що всі ці антропогенні ефекти перекриваються в глобальному масштабі природними чинниками, наприклад, забрудненням атмосфери вулканічними виверженнями.

2.3 Шуми

Шуми відносяться до числа шкідливих для людини забруднень атмосфери. Дратівлива дія звуку (шуму) на людину залежить від його інтенсивності, спектрального складу і тривалості дії. Шуми із ширшими спектрами менш дратівливі, ніж шуми вузького інтервалу частот. Найбільше роздратування викликає шум в діапазоні частот 3000-5000 Гц.

Робота в умовах підвищеного шуму по-перше викликає швидку стомлюваність, загострює слух на високих частотах. Потім людина як би звикає до шуму, чутливість до високих частот різко падає, починається погіршення слуху, яка поступово перетворується в глухоту. При інтенсивності шуму 145-140 дБ виникають вібрації в м'яких тканинах носа і горла, а також в кістках черепи і зубах; якщо інтенсивність перевищує 140 дБ, то починає вібрувати грудна клітка, м'яза рук і ніг, з'являються біль у вухах і голові, крайня утомленість і дратівливість; при рівні шуму понад 160 дБ відбутися розрив барабанних перетинок.

Проте шум згубно діє не тільки на слуховий апарат, але і на центральну нервову систему людини, роботу серця, служити причиною багатьох інших захворювань. Одним з наймогутніших джерел шуму є вертольоти і літаки особливо надзвукові.

При тихий високих вимогах до точності і надійності керування сучасним літаком, які пред'являються до екіпажа літального апарату, підвищені рівні шумів надають негативну дію на працездатність і швидкість ухвалення інформації екіпажем. Шуми, створювані літаками, викликають погіршення слуху і інші хворобливі явища у працівників наземних служб аэропортоа, а також у жителів населених пунктів, над якими пролітають літаки. Негативна дія на людей залежить не тільки від рівня максимального шуму, створюваного літаком при польоті, але і від тривалості дії, загального числа прольотів за добу і фонового рівня шумів. На інтенсивність шуму і площу розповсюдження істотний вплив надають метеорологічні умови: швидкість вітру, розподіл її і температури повітря по висоті, хмари і осідання.

Особливо гострий характер проблема шуму придбала у зв'язку з експлуатацією надзвукових літаків. З ними пов'язані шуми, звуковий удар і вібрація жител поблизу аеропортів. Сучасні надзвукові літаки породжують шуми, інтенсивність яких значно перевищує гранично допустимі норми.

3. Вплив забруднення атмосфери на людину рослинний і тваринний світ

Всі забруднюючі атмосферного повітря речовини в більшому або меншому ступені роблять негативний вплив на здоров'я людини. Ці речовини потрапляють в організм людини переважно через систему дихання. Органи дихання страждають від забруднення безпосередньо, оскільки близько 50% частинок домішки радіусом 0,01-0.1 мкм, проникаючих в легені, осідають в них.

Проникаючі в організм частинки викликають токсичний ефект, оскільки сморід: а токсичні (отруйні) по своїй хімічній або фізичній природі; б) служать перешкодою для одного або декількох механізмів, за допомогою яких нормально очищається респіраторний (дихальний) тракт; в) служать носієм поглиненого організмом отруйної речовини.

В деяких випадках дія забруднюючих речовин в комбінації з іншими приводять до більш серйозних розладів здоров'я, ніж дія шкірного з їх окремо. Велику роль грає тривалість дії.

Статистичній аналіз дозволивши достатньо надійно встановити залежність між рівнем забруднення повітря і такими захворюваннями, як поразка верхніх дихальних шляхів, серцева недостатність, бронхіти, астма, пневмонія, емфізема легенів, а також хвороби очей. Різке підвищення концентрації домішок, що зберігається протягом декількох днів, збільшує смертність людей немолодого віку від респіраторних і серцево-судинних захворювань. В грудні 1930 р. в долині річки Маас (Бельгія) наголошувалося сильне забруднення повітря протягом 3 днів; в результаті сотні людей захворіли, а 60 чоловік померли - це більш ніж в 10 разів вище середній смертності. В січні 1931 р. в районі Манчестера (Великобританія) протягом 9 днів спостерігалося сильне задимлення повітря, яке стало причиною смерті 592 чоловік. Широку популярність здобули випадки сильного забруднення атмосфери Лондона, що супроводжувалися численними смертельними результатами. В 1873 р. в Лондоні було відзначено 268 непередбачених смертей. Сильне задимлення в поєднанні з туманом в період з 5 по 8 грудня 1852 р. привело до загибелі більше 4000 жителів Великого Лондона. В січні 1956 р. близько 1000 лондонців загинули в результаті тривалого задимлення. Велика частина , хто помер несподівано, страждали від бронхіту, емфіземи легенів або серцево-судинними захворюваннями.

3.1 Оксид вуглецю (З)

Концентрація , перевищуюча гранично допустиму, приводити до фізіологічних змін в організмі людини, а концентрація більше 750 млн до смерті. Пояснюється це тим, що З - виключно агресивний газ, легко що з'єднується з гемоглобіном ( червоними кров'яними тільцями). При з'єднанні утворюється карбоксигемоглобін, підвищення (понад норму, рівною 0.4%) вміст якого в крові супроводжується:

а) погіршенням гостроти зору і здатності оцінювати тривалість інтервалів годині

б) порушенням деяких психомоторних функцій головного мозку ( при змісті 2-5%)

в) змінами діяльності серця і легенів ( при змісті більше 5%)

г) головними болями, сонливістю, спазмами, порушеннями дихання і смертністю ( при змісті 10-80%).

Ступінь дії оксиду вуглецю на організм залежать не тільки від його концентрації, але і від годині перебування (експозиції) людини в загазованому З повітрі. Так, при концентрації З рівною 10-50 млн (нерідко спостережуваної в атмосфері площ і вулиць великих міст), при експозиції 50-60 мін наголошуються порушення, приведені в п. "а", 8-12 г - 6 тижнів - спостерігаються зміни, вказані в п.. "в". Порушення дихання, спазми. Втрата свідомості спостерігаються при концентрації З, рівної 200 млн, і експозиції 1-2 г при важкій роботі і 3-6 г - у спокої. На щастя, утворення карбоксигемоглобіна в крові - процес оборотний: після припинення вдихання З починається його поступовий висновок з крові; у здорової людини зміст З в крові кожні 3-4 г і зменшується в два рази. Оксид вуглецю - дуже стабільна речовина, годину його життя в атмосфері складає 2-4 міс. При щорічному надходженні 350 млн. т концентрація З в атмосфері повинна була б збільшуватися приблизно на 0,03 млн-1/год. Проте цього, на щастя, не спостерігається, чим ми зобов'язані в основному ґрунтовим грибам, дуже активно розкладаючим З (деяку роль грає також перехід З в СО2).

3.2 Діоксид сірки і сірчаний ангідрид

Діоксид сірки (SO2) і сірчаний ангідрид (SO3) в комбінації із зваженими частинками і вологою надають найшкідливішій дію на людину, живі організми і матеріальні цінності SO2 - безбарвний і негорючий газ, запах якого починає відчуватися при його концентрації в повітрі 0,3-1,0 млн, а при концентрації понад 3 млн SO2 має гострий дратівливий запах. Діоксид сірки в суміші з твердими частинками і сірчаною кислотою (подразник більш сильний, ніж SO2) вже при середньорічному змісті 9,04-0,09 млн. і концентрація диму 150-200 мкг/м3 може приводити до збільшення симптомів утрудненого дихання і хвороб легких, а при середньодобовому змісті SO2 0,2-0,5 млн і концентрації диму 500-750 мкг/м3 спостерігається різке збільшення числа хворих і смертельних результатів. При концентрації SO2 0,3-0,5 млн протягом декількох днів наступає хронічна поразка листя рослин особливо шпинату, салату, виляску і люцерни.

3.3 Оксиді азоту і деякі інші речовини

Оксиді азоту (перш за все, отруйні діоксид азоту NO2), що з'єднуються за участю ультрафіолетової сонячної радіації з вуглеводнями (серед найбільшої реакційною здатністю володіють олеофіни), утворюють пероксилацетилнитрат (ПАН) і інші фотохімічні окислювачі, у тому числі пероксибензоилнітрат (ПБН), озон (О3), перекис водню (Н 2О2), діоксид азоту. Ці окисники- основні складові фотохімічного смогу, повторюваність якого велика в сильно забруднених містах, розташованих в низьких широтах північної і південної півкулі (Лос-Анджелес, в якому близько 200 днів в році наголошується зміг, Чикаго, Нью-Йорк і інші міста США; ряд міст Японії, Туреччині, Франції, Іспанії, Італії, Африки і Південної Америки).

Оцінка швидкості фотохімічних реакцій, що приводять до вивчення ПАН, ПБН і озону, показує, що у ряді південних міст колишнього Радянського Союзу влітку близько півдня годинник (коли велика притоки ультрафіолетової радіації) ці швидкості перевершують значення, починаючи з якими наголошується утворення смогу. Так, в Алма-Аті, єреван, Тбілісі, Ашхабаді, Баку, Одесі і інших містах при спостережуваних рівнях забруднення повітря максимальна швидкість втрати О3 досягла 0,70-0,86 мг/(м3 ч), тоді як зміг виникає вже при швидкості 0,35 мг/(м3  ч).

Наявність в складі ПАН діоксиду азоту і йодистого калія додає смогу коричневий відтінок. При концентрації ПАН випадає на землю у вигляді клейкої рідини згубно діючій на рослинний покрив.

Всі окислювачі, ПАН і ПБН, сильно дратують і волають запалення очей, а в комбінації з озоном дратують носоглотку, приводять до спазмів грудної клітки, а при високій концентрації (понад 3-4 мг/м3) викликають сильний кашель і ослабляють можливість на чому або зосередитися.

Назвемо деякі інші забруднюючі повітря речовини, шкідливо діючі на людину. Встановлено, що у людей, професіонально мають справу з азбестом підвищена вірогідність ракових захворювань бронхів і діафрагм, що розділяють грудну клітку і черевну порожнину. Берилій надає шкідливу дію(аж до виникнення онкологічних захворювань) на дихальні шляхи, а також на шкіру і очі. Парі ртуті викликають порушення роботи центральної верхньої системи і нирок. Оскільки ртуть може нагромаджуватися в організмі людини, то зрештою її дія приводити до розладу розумових здібностей.

В містах унаслідок забруднення повітря, що постійно збільшується, неухильно зростанні число хворих, страждаючих такими захворюваннями, як хронічний бронхіт, емфізема легенів, різні алергічні захворювання і рак легких. У Великобританії 10% випадків смертельних результатів доводитися на хронічний бронхіт, при цьому 21; населення у віці 40-59 років страждає на це захворювання. В Японії у ряді міст до 60% жителів хворіють на хронічний бронхіт, симптомами якого є сухий кашель з частими відкашлюваннями, подалі прогресуюче утруднення дихання і серцева недостатність (у зв'язку з цим слід зазначити, що так зване японське економічне чудо 50-х - 60-х років супроводжувалося сильним забрудненням природного середовища одного з найкрасивіших районів земної кулі і серйозним збитком, заподіяним здоров'ю населення цієї країни). В останні десятиріччя з що викликає сильну заклопотаність швидкістю зростанні число хворих раком бронхів і легенів, виникненню яких сприяють канцерогенні вуглеводні.

3.4 Вплив радіоактивних речовин на рослинний і тваринний світ

Деякі хімічні елементи радіоактивні: їх мимовільний розпад і перетворення в елементи з іншими порядковими номерами супроводжується випромінюванням. При розпаді радіоактивної речовини його маса з часом зменшується. Теоретично вся маса радіоактивного елемента зникає за нескінченно велику годину. Годину, після закінчення якого маса зменшується удвічі, називається періодом напіврозпаду. Для різних радіоактивних речовин період напіврозпаду змінюється в широких межах: від декількох годин (у 41 Ar він рівний 2 ч) до декількох мільярдів літ (238U - 4,5 млрд. літ)

Боротьба з радіоактивним забрудненням середовища може носити лише попереджувальний характер, оскільки не існує ніяких способів біологічного розкладання і інших механізмів, що дозволяють нейтралізувати цей вид зараження природного середовища. Найбільшу небезпеку представляють радіоактивні речовини з періодом напіврозпаду від декількох тижнів до декількох років: цього годині достатньо для проникнення таких речовин в організм рослин і тварин.

Розповсюджуючись по харчовому ланцюгу (від рослин до тварин), радіоактивні речовини з продуктами харчування поступають в організм людини і можуть нагромаджуватися в такій кількості, яку здатний нанести шкода здоров'ю людини.

При однаковому рівні забруднення середовища ізотопи простих елементів (14С, 32З, 45Са, 35S, 3Н і ін.) є основними доданками живої речовини (рослин і тварин), більш небезпечні, ніж радіоактивні речовини, що рідко зустрічаються, слабо що поглинаються організмами.

Найбільш небезпечні серед радіоактивних речовин 90 Sr м 137Сs утворюються при ядерних вибухах в атмосфері, а також поступають в оточуючу середовище з відходами атомної промисловості. Завдяки хімічній схожості з кальцієм 90Sr легко проникає в кісткову тканину хребетних, тоді як 137 Cs нагромаджується в м'язах заміщаючи калій.

Випромінювання радіоактивних речовин надають наступну дію на організм:

ослабляють опромінений організм, уповільнюють зростання, знижують опірність до інфекцій і імунітет організму;

зменшують тривалість життя, скорочують показники природного приросту через тимчасову або повну стерилізацію;

різними способами вражають гени, наслідки якого виявляються в іншому або третьому поколіннях;

надають кумулятивну (що нагромаджується) дію, викликаючи необоротні ефекти.

Тяжкість наслідків опромінювання залежить від кількості поглиненої організмом енергії (радіації), що випромінює радіоактивною речовиною. Одиницею цієї енергії служити 1 ряд - це доза опромінювання, при якій 1 г живої речовини поглинає 10-5 Дж енергії.

Встановлено, що при дозі, що перевищує 1000 радій, людина гине; при дозі 7000 і 200 радій смертельний результат наголошується в 90 і 10% випадків відповідно; у разі дози 100 рада людина виживає, проте значно зростає вірогідність захворювання раком, а також вірогідність повної стерилізації.

Найбільше забруднення радіоактивного розпаду викликали вибухи атомних і водневих бомб, випробування яких особливо широко проводилося в 1954-1962 рр. В до 1963 р., коли був підписаний Договір про заборону випробувань ядерної зброї в атмосфері, в космічному просторі і під водою, в атмосфері вже знаходилися продукти вибуху загальною потужністю понад 170 Мт (це приблизно потужність вибуху 85000 бомб, подібних скиненій на Хіросіму).

Другу джерело радіоактивних домішок - атомна промисловість. Домішки поступають в оточуючу середовище при здобичі і збагаченні викопної сировини, використовуванні його в реакторах, переробці ядерного пального в установках.

Найсерйозніше забруднення середовища пов'язано з роботою заводів по збагаченню і переробці атомної сировини. Велика частина радіоактивних домішок міститься в стічних водах. Які збираються і зберігаються в герметичних судинах. Проте 85Кr,133 Хе і частина 131 I потрапляють в атмосферу з випарників, що використовуються для ущільнення радіоактивних відходів. Тритій і частина продуктів розпаду (90Sr, 137Cs, 106 Ru, 131 I) скидаються в річки і моря, разом з малоактивними рідинами (невеликий завод по виробництву атомного пального щорічно скидає від 500 до 1500 т води, зараженої цими ізотопами). Згідно наявним оцінкам, до 2000 р. щорічна кількість відходів атомної промисловості в США досягла 4250 т (що еквівалентно масі відходів, які могла б утворитися при вибуху 8 млн. бомб типу скиненої на Хіросіму). Для дезактивації радіоактивних відходів до їх повної безпеки необхідний годину, рівний приблизно 20 періодам напіврозпаду (це близько 640 років для 137Сs і 490 тис. років для 239 Ru). Навряд чи можна поручитися за герметичність контейнерів, в яких зберігаються відходи, протягом таких тривалих інтервалів годині.

Таким чином, зберігання відходів атомної енергетики представляється найгострішою проблемою охорони середовища від радіоактивного зараження. Теоретично, правда, можливо створити атомні електростанції з практично нульовим викидом радіоактивних домішок. Але в цьому випадку виробництво енергії на атомній станції виявляється істотно дорожче, ніж на теплової електростанції.

Оскільки виробництво енергії, засноване на викопному паливі (вугілля, нафта, газ, також супроводжується забрудненням середовища, а запаси самого викопного палива обмежені, більшість дослідників, що займаються проблемами енергетики і охорони середовища прийшли до висновку: атомна енергетика здатна не тільки задовольняти всі зростаючі споживи суспільства в енергії, але і забезпечити охорону природного середовища і людини краще ніж це може бути здійснено при виробництві такої ж кількості енергії на основі хімічних джерел (спалювання вуглеводнів). При цьому особливу увагу слідує виділити заходам, що виключають ризик радіоактивного забруднення середовища (у тому числі і у далекому майбутньому), зокрема забезпечити незалежність органів по контролю за викидами від відомств, відповідальних за виробництво атомної енергії.

Встановлені гранично допустимі дози іонізуючої радіації, засновані на наступній вимозі: доза не повинна перевищувати подвоєного середнього значення дози опромінювання, якому людина піддається в природних умовах. При цьому передбачається, що люди добрі пристосувалися до природної радіоактивності середовища. Більш того, відомі групи людей, що живуть в районах з високою радіоактивністю, значно перевищуючій середню по земній кулі (так в одному з районів Бразилії жителі за рік одержують близько 1600 мрад, що в 10-20 разів більше звичайної дози опромінювання). В середньому доза іонізуючої радіації, одержуваної за рік кожним жителем планети, коливається між 50 і 200 мрад, причому на частку природної радіоактивності (космічне проміння) доводитися близько 25 млрд. радіоактивності гірських порід - приблизно 50-15- мрад. Слід також враховувати ті дози, які одержує людина від штучних джерел опромінювання. У Великобританії, наприклад, щорічно при рентгеноскопічних обстеженнях людина одержує близько 100 мрад. Випромінювань телевізора - приблизно 10 мрад. Відходів атомної промисловості і радіоактивних опадів - близько 3 мрад.

Використана література

    Владимиров А.М. і ін. Охорона навколишнього середовища. Харків : 1991.

    Болбас М.М. Основі промислової екології. Київ : 1993.

    Основи соціоекології./За ред. проф. Бачинського Г. О. — К.: Вища школа, 1995.

    Джигерей В. С, Сторожук В. М., Яцюк Р. А. Основи екології та охорона навколишнього природного середовища. — Львів, Афіша, 2000.

    Стадницький Ю. І. Економічні основи управління оздоровленням довкілля (методологія і практика). — Львів, ДУ "Львівська політех­ніка", 1999.

    Герасимчук А. А., Палеха Ю. І. Основи екології. — К.: Вид-во Євро­пейського університету фінансів, інформ. систем, менеджм. і біз­несу.