Техногенные системы и экологический риск

Введение
В 1804 году известный французский ученый Жан-Батист Ламарк высказал весьма пессимистическое суждение о том, «…что назначение человека как бы заключается в том, чтобы уничтожить свой род, предварительно сделав Земной шар непригодным для обитания».
Во все времена существования человечества обеспечения его безопасного существования являлось важнейшей проблемой, но именно сейчас, в период обострения экологической ситуации, социальных и военных противоречий, вопрос стоит прямо и однозначно: будет ли человек жить дальше на планете Земля или нет.
К сожалению, развитие промышленности позволило человеку осуществлять это процесс с еще большей «эффективностью». Практически все отрасли так или иначе разрушительно воздействуют на окружающий нас мир[6].
В настоящее время механизмы взаимодействия человека и природы серьезно нарушаются, что ведет к возникновению многих новых опасностей для нормальной жизни.
Обществу наносится серьезный урон в виде человеческих потерь и убытков от аварий, катастроф и стихийных бедствий.
В этих условиях все более значимым и необходимым становится формирование знаний по обеспечению безопасных условий существования человека.
Одним из путей решения данной задачи в процессе образования, самообразования и воспитания является изучение современных методов адаптации человека к изменяющимся условиям существования.
Следовательно, целью моей работы является рассмотрение степени влияния автомобильного транспорта на городскую окружающую среду.
В ходе изучения данной проблемы были поставлены следующие задачи:
1.рассмотреть различные пути поступления загрязнителей в атмосферу;
2. изучить вклад а загрязнение атмосферы конкретных предприятий;
3. проанализировать пути сокращения поступления загрязнителей в атмосферу;
4. изучить основные методы и способы защиты и охраны атмосферы.
1.Основные загрязнители атмосферы и их влияние на человека
В атмосфере всегда содержится определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников.
Выбросы в атмосферу в результате хозяйственной деятельности человека резко изменили сложившееся в воздухе равновесие, и он стал небезопасным для здоровья и жизни человека и окружающей среды.
Современные объемы производства и его интенсификация, несмотря на усовершенствование технологии и техники очистки выбросов (отходов), привели к увеличению общей массы вредных выбросов (ВВ), вносимых в атмосферу. Возросла энерговооруженность производства и, естественно, количество сжигаемого топлива и образующихся дымовых газов.
В атмосферу выбрасывается ежегодно примерно 200 млн т СО, 150 мл т SO2, 50 млн т оксидов азота (в основном NO2), более 50 млн т углеводородов и до 20 млрд т СО2 [3].
Анализ данных о состоянии окружающей природной среды Российской Федерации свидетельствует о том, что суммарное количество выбросов в атмосферу от промышленных источников в 2011 году составило около 53 млн т вредных веществ. Из них около 21 млн т приходится на диоксид серы, около 7 млн т – на оксиды азота, около 15 млн т – на углеводороды, около 3 млн т – на летучие органические соединения, остальное – на твердые вещества [3].
Атмосферные загрязнители подразделяются на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющие результатом их превращения.
Классификация загрязняющих атмосферу веществ может быть проведена по следующим признакам:
по агрегатному состоянию (твердые, крупно- и мелкодисперсные аэрозоли: жидкие, смешанные и газообразные);
по химическому составу;
по происхождению естественные и искусственные).
Выбросы в атмосферу образуются в результате разнообразных видов хозяйственной деятельности.
Загрязнители воздуха разделяются на механические, химические, физические и биологические [4].
Механические загрязнители - пыль, мусор. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе транспортировки различных сыпучих и твердых материалов. Наличие пыли в атмосфере уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей.
Жидкие выбросы (аэрозоли) чаще всего представляют собой мельчайшие капельки распыленных кислот, масел и других жидкостей.
Газо-и парообразные выбросы чаще всего образуются в процессе горения, и в них компоненты находятся на молекулярном уровне (SO2, CO и другие).
Промышленные предприятия России составляют 30% всех загрязнений атмосферы.
При определенном сочетании загрязняющих компонентов и климатических условий в атмосфере промышленных городов может образовываться так называемый смог – аэрозоль, состоящая из смеси дыма, тумана и пыли[4].
Примерно 30% веса сажевых частиц – полиароматические углеводороды. Т.к. сажа – тяжелее воздуха, она скапливается в нижних слоях атмосферы, являясь одной из причин образования ядовитого смога.
С запыленностью воздуха связаны многие болезни: туберкулез, аллергические заболевания бронхов и др., новообразования различных органов.
Химические загрязнители – это проникшие в экосистему чуждые ей вещества или присутствующие в ней, но в концентрациях, превышающих норму.
Наибольшее загрязнение воздуха происходит при работе автотранспорта.
Вследствие неполного сгорания топлива образуется зола и вредные газы. Основными загрязнителями являются: диоксид углерода, играющий не последнюю роль в образовании «парникового эффекта» и приводящий к снижению иммунитета против вирусных инфекций (своего рода вялотекущий СПИД), очень токсичная окись азота NО, несгоревшие углеводороды или неокисленные вещества (альдегиды и кислоты); соединения серы, окислы азота, образующих серную и азотную кислоты, наносящие серьезный урон окружающей среде [6].
Так, при сжигании углеводородных топлив в атмосфкру планеты ежегодно выбрасываются около 400 млн тонн сернистого газа и оксидов азота (или по 70 кг на каждого жителя Земли). При этом следует учесть, что потребности человечества в энергоносителях растут со скоростью 3-4% в год, т.е. удваиваются каждые 20-30 лет[1].
Нарастающее химическое загрязнение воздушного бассейна крупных городов может рассматриваться как экологическая катастрофа. Так, при среднегодовом пробеге легкового автомобиля около 15000 км он потребляет около 4350 кг кислорода и выбрасывает в атмосферу 3250 кг углекислого газа, 530 кг монооксида углерода и около 1 кг свинца.
Около 20% токсичных веществ поступает в организм человека с воздухом. Они поражают, в основном, дыхательную систему. Так, оксид углерода в 200 раз активнее кислорода; при взаимодействии с гемоглобином крови, ее способность переносить кислород падает на 90% по сравнению с нормальной [4].
Оксиды азота могут вызывать головокружение, тошноту, общую слабость.
Физические загрязнители – это избыточные источники энергии, поступающие в биосферу от технических причин. К ним относятся: тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности); шумовые (превышение допустимого уровня шумов); электромагнитные (от электроприборов автомобилей, работы промышленных установок); радиоактивные (попадание в атмосферу радиоактивных выбросов, переносимых автомобилями, работающими в зоне заражения); озоноразрушающие (выделение хладонов в атмосферу) [4].
Одним из неблагоприятных факторов городской среды является шум автотранспорта, который, как правило, характеризуется низкой частотой и распространяется на более дальние расстояния, чем шум высокой частоты.
В гигиенических и клинических исследованиях выявлено, что даже кратковременное воздействие шума способно вредно отразиться практически на всех функциональных системах организма.
Как видно из приведенных материалов, последствия техногенного влияния автотранспорта на окружающую среду и атмосферу, в частности, чаще всего проявляется в резком изменении санитарно-гигиенических условий, в процессе поддержания качества атмосферного воздуха.
Единый подход, позволяющий квалифицировать обследование территории по степени экологического неблагополучия, крайне важен. Имея необходимые критерии, такую оценку можно осуществить и предпринять меры по защите атмосферы от вредного влияние предприятий.
На этой основе могут быть разработаны конкретные программы неотложных мер по последовательной нормализации обстановки атмосферы на той или иной территории [7].
2.Антропогенные загрязнители атмосферы
Загрязнение атмосферного воздуха может быть глобальным, региональным, местным и локальным. Однако четко разделить эти виды загрязнений трудно, так как атмосферный воздух границ не имеет.
Масштабы загрязнения связаны с мощностью выброса и характером воздушных потоков. Если эти оба фактора совпадают по направлению и времени, загрязнение может быть глобальным, а если не совпадают – региональным, местным или локальным.
Природное загрязнение происходит за счет естественных факторов: пыльные бури, извержение вулканов, выдувание почв, лесные пожары.
Антропогенные источники загрязнения поступают в атмосферу с выбросами промышленных предприятий, бытового и коммунального хозяйства и автотранспорта

. Они отличаются большим разнообразием.
Промышленные источники загрязнения , в свою очередь, подразделяются по отраслям и по ингредиентам[5].
Согласно статистике, на долю автотранспорта приходится 37% загрязнений окружающей среды, теплоэлектростанции выбрасывают 27% общих поступлений загрязняющих веществ в атмосферу, черная металлургия - 10. Нефтедобыча и нефтехимия – 15. Предприятия стройиндустрии – 8, химическая промышленность – 10%. [7].
Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть классифицированы следующим образом:
1.По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливая; 2) вентиляционные выбросы.
2. По месту расположения: а) незатененные или высокие; б) затененные или низкие; в) наземные – у земной поверхности.
3. По геометрической форме: а) точечные (трубы, шахты, вентиляторы); б) линейные (открытые окна, факелы).
4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные.
Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту.
5. По дальности распространения: внутриплощадочные, т.е. создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений, внеплощадочные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации на территории жилой застройки.
Практически из всех источников в атмосферу выбрасывается пыль, диоксид серы (сернистый газ) (SO2), оксид углерода (угарный газ) (CO), оксиды азота (NO, NO2). Очень много вредных выбросов образуется при сжигании топлива.
Условно предприятия можно разделить на три группы, учитывая их потенциальные возможности загрязнения атмосферы.
К первой относятся предприятия с преобладанием химических технологических процессов; ко второй – предприятия с преобладанием механических (машиностроительных) технологических процессов; к третьей – предприятия, на которых осуществляется как добыча, так и химическая переработка сырья.
Особенно сильное загрязнение наблюдается в городах, где имеются предприятия металлургии, химии, нефтехимии, производства удобрений, лесоперерабатывающей промышленности.
Предприятия химической промышленности отличаются разнообразием токсичных газовых выбросов и жидких стоков. Главное из них – органические растворители, амины, альдегиды, хлор и его производные, оксиды азота, циановодород, фториды, сернистые соединения (диоксид серы, сероводород, сероуглерод), металлоорганические соединения фосфора, мышьяка, ртуть.
Отходами химической промышленности и предприятий по производству минеральных удобрений являются гипсосодержащие отходы (фосфогипс и др.), фосфорные шлаки, пиритные огарки, галитовые отходы и глинистые шламы, содовые плавы, отходы нефтехимии и др. Отвалы и шламохранилища занимают огромные территории.
Промышленные газы чаще всего представляют собой сложные аэродисперсные системы, состоящие из смеси различных газов и взвешенных частиц.
Как продукт неполного сгорания органических веществ (топлива) при недостатке воздуха образуется сажа. Пыли, образующиеся в результате конденсации паров, называют возгонами.
2.1. Электроэнергетика
Характерными выбросами электроэнергетической отрасли в атмосферу является сернистый газ, оксид углерода, оксиды азота, сажа и такие токсичные соединения, как оксид ванадия (V), бенз(а)пирен, по статистическим данным предприятия данного вида промышленности «поставляют» в атмосферу 6,0 млн тонн вредных веществ. Сточные воды этих предприятий содержат огромное количество нефтепродуктов, солей тяжелых металлов, формальдегида; кроме этого, они являются источником теплового загрязнения.
2.2. Предприятия механического профиля
Данная группа предприятий включает цехи заготовительные, кузнечно-прессовые, термической и механической обработки металлов, покрытий, литейное производство. Продуктами их деятельности являются различные газы, жидкие стоки и твердые отходы.
2.2.1. Черная металлургия
Основным видом производства черной металлургии является получение чугуна и стали. Основными видами загрязнителей являются: оксид углерода, твердые вещества, диоксид серы, сероводород, оксид азота, этил бензол.
Так, в закрытых чугунолитейных вагранках производительностью 5-10 т/ч на 1 т выплавленного чугуна выделяется 11-13 кг пыли. 190-200 кг оксида углерода; 0,4 кг диоксида серы; 0,7 кг углеводородов и др. [3].
В сточных водах содержатся такие вредные вещества, как сульфаты, хлориды, соединения железа и тяжелых металлов.
2.2.2. Цветная металлургия
Предприятия цветной металлургии являются поставщиками в воздушную среду диоксида серы, оксида углерода, фтористых соединений, оксидов кремния и алюминия, серной и соляной кислот, известняка, кварцита, угля, возгонов таких металлов, как: цинк, свинец, селен, олово.
Огромные площади почв загрязняются отвалами – металлургическими шлаками, соединениями тяжелых металлов (в частности, свинца и марганца).
2.3. Нефтяные и горнодобывающие объекты
Основным источником загрязнения данной отрасли являются механизмы и транспорт, которые в значительной степени разрушают почны, уничтожают растительный покров, приводят к незапланированной миграции и гибели животных. Почвы, грунты и поверхностные воды загрязняются горюче-смазочными материалами, твердыми отходами, бытовыми стоками и др.
Основными загрязнителями атмосферы являются: диоксид азота, бенз(а)пирен, сернистый ангидгид, оксид углерода, сажа, ртуть металлическая, свинец, озон, аммиак, хлорид водорода, серная кислота, ацетон, уайт-спирт, этилен, нитраты, фосфаты и др.
2.4. Угольная промышленность
При добыче каменного угля плановые потери составляют 40%. [3].
Деятельность угольной промышленности ведет к истощению водных и земельных ресурсов, загрязнению воздуха твердыми и газообразными веществами.
Атмосфера загрязняется твердыми веществами, оксидами углерода, серы, сероводородом и фторидами. В водоемы попадают сульфаты, хлориды, нефтепродукты, формальдегид, соли металлов.
Огромные площади заняты терриконами (отвалами пустой породы). Экологический ущерб от таких «конструкций» заключается в отчуждении сельскохозяйственных угодий, и, как следствие, деградации почв. Горение терриконов загрязняет атмосферный воздух углекислым газом, приводит к уничтожению растительности и гибели отдельных видов живых существ, наносит социальный и психологический ущерб населению по причине деградации ландшафта.
2.5. Теплоэнергетика
В теплоэнергетике основным источником твердых отходов и газообразных выбросов являются теплоэлектростанции, паросиловые установки, т.е любые промышленные и коммунально-бытовые предприятия, сжигающие топливо.
В составе отходящих дымовых газов содержатся оксиды углерода, серы и др. Из золы и шлаков образуются твердые отходы.
Наиболее опасным является использование бурых и других углей, содержащих радиоактивные элементы (U, Th), в качестве топлива, так как их часть уносится в атмосферу вместе с отходящими газами, а часть попадает в почву.
2.6. Машиностроение
Машиностроение включает несколько отраслей: тяжелое, энергетическое, станкоинструментальное, транспортное, нефтяное, строительное, дорожное, коммунальное, приборостроение.
Все перечисленные отрасли обеспечивают биосферу целым букетом ядовитых и вредных веществ, таких, как: оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, ксилол, толуол, ацетон, бензин, аммиак, серная кислота, марганец, хром и др.
Не менее вредными являются и сточные воды машиностроения, содержащие сульфаты, хлориды, цианиды, соединения азота, соли цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия.
2.7. Транспорт
Изучение негативных последствий развития автотранспортного комплекса (АТК) позволяет определить два пути воздействия автомобильного транспорта на природную среду с учетом его недостаточно высокого уровня эколого-технологического совершенства.
Во-первых, автотранспорт потребляет значительное количество природных материалов и сырья и, прежде всего, невозобновляемых и дефицитных энергоносителей, таких, например, как нефть, а во-вторых – загрязняет окружающую среду.
Действительно, каждый автомобиль является крупным потребителем природных ресурсов и биосферным загрязнителем.
К примеру, при производстве автомобиля марки ЗИЛ-130 при собственной его массе 4,3 т надо переработать 645 т природных веществ.
За амортизационный срок службы этот автомобиль дает около 450 т отходов.
Транспорт и его инфраструктура оказывают значительное негативное воздействие на окружающую среду.
На образование выбросов автомобильных двигателей оказывают влияние конструкция ДВС и его выпускного тракта, традиционное моторное топливо (бензин, дизельное топливо), а также частые остановки, торможение, изменение скорости и дополнительное маневрирование при движении автомобиля.
Принятые в наши дни стандарты (например, Евро-2000) ограничивают выбросы по окиси углерода, вынуждая применять специальные устройства (нейтрализаторы), благодаря которым в атмосферу выделяется уже диоксид (нетоксичное вещество), а не монооксид углерода