Загрязнение атмосферы, основные источники и загрязнители

Введение
Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время крупные города представляют собой отдельный вид среды, крайне отличной от классических биосферных систем. В процессе своей деятельности, как промышленно так и сельскохозяйственного, а также бытового характера человек воздействует на окружающую его природную среду, изменяя ее и подстраивая под свои нужды.
Значительное воздействие человека на природную среду вызвало возникновение и разрастание городов. Антропогенная нагрузка на среду увеличилась многократно, в связи с концентрацией больших масс людей в одном месте.
1. Общая характеристика загрязнения атмосферы
Проблема загрязнения атмосферного воздуха в настоящее время стоит очень остро, что связано с активной промышленной деятельностью человека. Особо высоким уровнем загрязнения отличаются крупные города и центры промышленности, концентрация вредных примесей в воздухе которых превышает аналогичные показатели в воздухе над океанов в 150 раз, а в воздухе сельских районов – в 10 раз [2].
Уровень загрязнения воздуха в конкретном городе или районном центре зависит не только от суммарного количества вредных выбросов и их состава, но и от способности атмосферы к рассеиванию и переносу загрязнителей. В частности, антициклоны над городами и формирование влений температурной инверсии приводят к концентрации вредных примесей в воздухе и формированию смога. Такая ситуация характерна для Владикавказа, Якутска, Верхоянска и ряда других городов. Высокий уровень загрязнения атмосферы над крупными городами и центрами промышленного производства оказывает глобальное негативное воздействие на всю атмосферу планеты вследствие действия общепланетных процессов циркуляции атмосферного воздуха [5].
В процессе перемещения в атмосфере соединения серы и азота (особенно оксиды азота и диоксид серы) трансформируются в серную и азотную кислоту, их соли и озон, которые впоследствии могут оказать свое вредное воздействие за тысячи километров от места их первоначального выброса в атмосферу. Эти соединения наносят огромный ущерб растительному и животному миру, почве, водоемам.
На территорией РФ уровень загрязнения атмосферы остается стабильно высоким, несмотря на снижение выбросов от стационарных и передвижных источников в силу спада экономической и производственной деятельности и внедрения ряда природоохранных технологий.
Особенно высок уровень загрязнения атмосферного воздуха тех городов, в которых располагаются предприятия металлургической и нефтегазовой отраслей, предприятия химической и лесоперерабатывающей промышленности.
В частности, в 14 городах и промышленных центрах нашей страны неоднократно фиксировались уровни загрязнения отдельнвми веществами, превышающие 10 и более ПДК. К числу наиболее загрязненных городов можно отнести Братск, Красноярск, Березняки, Екатеринбург, Липецк и др. Высокие уровни загрязнения атмосферы создаются не только крупными промышленными предприятиями, но и мелкими стационарными источниками, причем выбросы этих источников носят специфический характер и по отдельности не превышают значений ПДК или превышают их незначительно. Однако их совокупный вклад в общее загрязнение атмосферы остается высоким [16].
По прежнему актуальной проблемы являются выбросы в атмосферу фтористого водорода, которые наблюдаются в районах разещения заводов по производству алюминия, выбросы сероуглерода и ряда других опасных токсикантов.
В ряде районов России состояние загрязнения воздушного бассейна можно оценить как критическое. С этой проблемой тесно связан резкий рост уровня заболеваемости, снижение продолжительности жизни.
2. Основные загрязнители воздушного бассейна
Несмотря на то, что загрязнение атмосферы носит не только антропогенный, но и природный характер, именно деятельность человека вносит наиболее весомый вклад в загрязнение атмосферы планеты. В настоящее время основным источником загрязнения атмосферы признано промышленное производство, а также автомобильный транспорт.
Промышленными источниками загрязнения, которые выбрасывают в воздух основную массу газообразных выбросов, а также пыли, сажи и аэрозолей являются теплоэлектростанции, выделяющие сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно это качается предприятий цветной металлургии. В состав газообразных выбросов последних входят оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. Химическая и цементная промышленность также оказывает негативное воздействие на состав атмосферного воздуха [1].
Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов

.
Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
Оксид углерода - получается при неполном сгорании углеродистых веществ. Является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
Сернистый ангидрид - Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд
Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.
Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.
Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.
Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений.
Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду [12].
Таким образом, основными источниками промышленного химического загрязнения воздушного бассейна являются предприятия металлургической, химической, нефтегазовой промышленности и объекты энергетики - в первую очередь тепловые электростанции. В частности, в выбросах теплоэлектростанций содержится значительное количество сернистого и углекислого газа, сажи и пыли, а также продукты неполного сгорания угля.
3. Методы исследования загрязнения атмосферы
Изучение уровня антропогенного промышленного загрязнения атмосферы проводится комплексно. Выбор района такого комплексного обследования определяется в первую очередь степенью развития промышлености в нем, значительными объемами выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, численностью населения и состоянием его здоровья, в том числе и жалобами людей, обратившихся в лечебные медицинские учреждения [7].
В первую очередь необходимо проводить регулярные комплексные обследования тех городов, в которых располагаются предприятия черной и цветной металлургии, химические и нефтехимические производства, заводы по производству стройматериалов, крупные тепловые электростанции, а также те районы, в которых строительство указанных объектов только планируется.
Важным аспектом исследования уровня загрязнения атмосферного воздуха является исследование изменения направления ветра, поскольку направление и устойчивость ветра важны при анализе распространения и рассеивания вредных и ядовитых веществ в случае аварийного выброса и выявления источников экстремально высоких уровней загрязнения атмосферы города загрязнителями [17].
Выбросы загрязняющих веществ могут носить как организованный, так и неорганизованный характер, что важно при определении общего уровня загрязнения атмосферы.
Организованные выбросы загрязняющих веществ поступают в атмосферу через дымовые трубы предприятий, аэрационные фонари и шахты вентиляции. Для организационных источников возможно определение величин валовых выбросов загрязняющих веществ, объема, скорости и температуры поступающий в атмосферу газо-воздушной смеси.
Неорганизованные выбросы возникают как результат негерметичности технологического оборудования, золоотвалов, при пересыпке сыпучих материалов и пр.
В процессе сбора данных о выбросах из дымовых труб учитывается количество труб, состав вредных выбросов, высота трубы и диаметр ее устья, показатели общего объема и скорости движения газо-воздушной смеси и количество каждого загрязняющего вещества в выбрасываемой смеси. Также производится пространственная привязка источников загрязнения атмосферы [11].
При исследовании стационарных источников выбросов в атмосферу особое внимание необходимо уделять неорганизованным выбросам, которые в некоторых производствах могут составлять значительную долю от общего загрязнения и оказывать большое влияние на загрязнение воздушного бассейна.
В качестве методов исследования состава и концентрации загрязняющих веществ в выбросах промышленных предприятий применяются разнообразные методы, среди которых наибольшее распространение получили следующие.
Хроматография используется для качественного и количественного определения веществ в различного рода смесях, в диагностических целях (например, изменения содержания отдельных аминокислот в плазме крови, в тканях печени и других органов, наступающие при целом ряде патологических состояний, и т