16. Естественные и антропогенные источники загрязнения атмосферы
Основными источниками загрязнения атмосферы являются:
Природные (естественные загрязнители минерального, растительного или микробиологического происхождения, к которым относят извержения вулканов, лесные и степные пожары, пыль, пыльцу растений, выделения животных и др.)
Искусственные (антропогенные), которые можно разделить на несколько групп:
Транспортные — загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта;
Производственные — загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении;
Бытовые — загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилище и переработкой бытовых отходов.
По составу антропогенные источники загрязнения атмосферы также можно разделить на несколько групп:
Механические загрязнители — пыль цементных заводов, пыль от сгорания угля в котельных, топках и печах, сажа от сгорания нефти и мазута, истирающиеся автопокрышки и т. д.;
Химические загрязнители — пылевидные или газообразные вещества, способные вступать в химические реакции;
.17. Экологические факторы среды (абиот, биот, антроп.)
Экологический фактор – это любой элемент окружающей среды, способный прямо или косвенно влиять на живой организм хотя бы на одном из этапов его индивидуального развития. Фактор от латинского слова «делающий, производящий» движущая сила, причина какого – либо процесса, явления. В свою очередь организм реагирует на экологический фактор специфичными приспособительными реакциями. Экологические факторы среды, с которыми связан любой организм, делятся на 2 категории:
факторы не живой природы (абиотические или абиогенные)
факторы живой природы (биотические или биогенные)
Классификация экологических факторов среды (по И. Н. Пономарёвой 1975г).
климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление.
орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона.
эдафогенные (от греческого слова «эдафос» почва): механический состав, влагоёмкость, воздухопроницаемость, плотность.
химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов.
фитогенный: растительные организмы (воздействие растений)
зоогенные: животные (воздействие животных)
микробиогенные или микробогенные: вирусы, простейшие, бактерии (воздействие микробов)
антропогенные: деятельность человека
Абиотическими факторами называют всю совокупность факторов неорганической среды, влияющих на жизнь и распространение животных и растений. Среди них различают: физические, химические и эдофические.
Физические факторы – это те, источником которых служит физическое состояние или явление (механическое, волновое и т.д.). В качестве примера: температура если высокая, вызывает ожог, если низкая, то обморожение.
Химические факторы – это те, которые происходят от химического состава среды. В качестве примера: солёность воды.
Эдофические факторы (почвенные) – это совокупность химических, физических и механических свойств почв и горных пород, оказывающих воздействие как на организмы, живущие в них, то есть те для которых они являются средой обитания, так и на корневую систему растений.
Хорошо известно влияние химических компонентов: температуры, влажности, структуры почв, содержание гумуса и т.п. на рост и развитие растений.
Не только абиотические факторы влияют на организмы. Организмы образуют сообщества, где им приходится бороться за пищевые ресурсы, за обладание определенными пастбищами или территорий охоты, то есть вступать в конкурентную борьбу между собой. При этом проявляются хищничества, паразитизм и другие сложные взаимоотношения, как на внутривидовом, так и особенно на межвидовом уровнях. Это уже факторы живой природы или биотические факторы.
Биотические факторы – это совокупность влияний, жизнедеятельности одних организмов на жизнедеятельность других, а также на неживую среду обитания, то есть существует способность самих организмов в определенной степени влиять на условия обитания.
Источник
Антропогенное загрязнение
Человек является самым опасным источником ухудшения состояния окружающей среды. В результате хозяйственной и промышленной деятельности людей, загрязняется вода, воздух, почва, среда обитания многих видов флоры и фауны. Самые опасные загрязнители:
- углекислый газ;
- выхлопные газы машин;
- тяжелые металлы;
- аэрозоли;
- кислоты.
Характеристика антропогенного загрязнения окружающей среды
Современный человек возник более сорока тысяч лет назад, но активно загрязнять природу он стал гораздо позже — с тех пор, как научился добывать огонь и плавить металл. Примерно две тысячи лет назад антропогенное загрязнение стало заметно в масштабах северного полушария. Индустриальная революция вывела этот процесс на глобальный уровень, поскольку концентрация людей в городах начала резко возрастать, что вызвало повышенный расход топлива (уголь, затем газ и нефть). Продукты сжигания ископаемого топлива загрязнили воздух, а органические отходы городов — реки. Это в свою очередь породило болезни у людей, стало причиной гибели рыбы и другой живности в водоемах.
В отличие от естественного загрязнения окружающей среды, например, в результате вулканического извержения, лесных пожаров, падения метеоритов и т.п., объем которого которое более-менее стабилен во времени, антропогенное — приобретает все больший размах. В современное время пресс человечества на окружающую среду резко вырос. Строятся города, огромные пространства в сельской местности занимаются техническими монокультурами, уничтожаются леса и болота. Уменьшается биологическое разнообразие естественной среды. Редуценты не в состоянии полностью переработать отходы, вырабатываемые человеческим обществом. Положение усугубляют промышленные производства, создающие огромное количество веществ, которые невозможно разрушить биологическими агентами (микроорганизмами). Например, многие пластмассы не разлагаются в течение сотни и более лет. Каждое предприятие (горнодобывающее, промышленное, транспортное, энергетическое, сельскохозяйственное, коммунальное и т. д.) вовлекает в свою производственную сферу сырье и природные ресурсы, а возвращает в окружающую природную среду лишь отходы производственных процессов.
- химическое (или ингредиентное),
- физическое (или параметрическое), связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды (шумовое, электромагнитное, ионизирующее и т.д.)
- биологическое, включающее микробиологическое (бактериями и вирусами — возбудителями болезней, носящих характер эпидемий) и макробиологическое (животными и растениями, случайно либо ошибочно интродуцированными в новые экосистемы).
- локальное
- региональное
- глобальное
Состав антропогенных загрязнений
Природная среда интенсивно загрязняется на фоне развития химической промышленности. В атмосферу попадают химические элементы, которые ранее не существовали в природе.
Среди всех искусственных загрязнителей наибольший объем составляют окиси углерода. Они выбрасываются в результате деятельности тепловых электростанций, движения транспорта. Другие элементы, попадаемые в атмосферу – азот, сера, хлор:
- Углерод.
Если сравнить с естественными источниками, то на долю антропогенных приходится не более 2%. Но эти дополнительные концентрации углерода оказываются избыточными, а растения планеты не в состоянии их связать. - Азот.
Образуется после сжигания топлива. При сгорании выделяется азот, его концентрация прямо пропорциональна температуре пламени. Затем он связывается с кислородом и выпадает в виде кислотных дождей, влияя на баланс в экосистеме. - Сера.
В состав некоторых видов топлива входит сера. При горении выделяющаяся сера соединяется с атмосферными осадками. Сочетание азотной и серной кислот приводит к выпадению агрессивных «кислых дождей» с рН 2,0. - Хлор.
В естественных условиях встречается в виде примеси в вулканических газах. Чистый хлор используется в химической промышленности. Относится к особо ядовитым соединениям. Обладает плотностью больше воздуха, при авариях «растекается» в низинах рельефа.
Опасность антропогенного заражения – возможность компонентов к взаимному усилению негативных эффектов. Поэтому жители крупных городов рискуют вдохнуть «коктейль» с неизвестным составом вредных веществ, который спровоцирует тяжелые соматические заболевания.
Виды антропогенного загрязнения
Обобщая вред, наносимый планете человеком, можно выделить следующие виды загрязнения, имеющее антропогенное происхождение:
- химическое;
- шумовое;
- радиоактивное;
- биологическое;
- физическое.
По масштабам антропогенное загрязнение биосферы различают локальное и региональное. В случае, когда загрязнение принимает необъятные масштабы, распространяясь по всей планете, оно достигает уровня глобального.
Устранить проблему антропогенного загрязнения никак нельзя, но ее можно контролировать. Для этого нужно правильно использовать природные ресурсы, вести природоохранные действия, модернизировать все промышленные предприятия, увеличив их эффективность. В данный момент многие страны выполняют программы улучшения окружающей среды и стараются снизить негативное влияние промышленности на экологию, что приводит к первым позитивным результатам.
Загрязнение
Главными источниками загрязнения являются:
- тепло-, гидроэлектростанции, атомные электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое топливо
- транспорт, прежде всего автомобильный
- черная и цветная металлургия
- машиностроение
- химическое производство
- добыча и переработка минерального сырья
- открытые источники (добыча, сельскохозяйственные пашни, строительство)
- выбросы, связанные с добычей, обработкой и хранением радиоактивных веществ
По происхождению загрязнителя
Количественное загрязнение окружающей среды возникает в результате возвращения в нее тех веществ и соединений, которые встречаются в природе в естественном состоянии, но в гораздо меньших количествах (соединения железа, древесина и т.д.)
Качественное загрязнение окружающей среды связано с поступлением в нее неизвестных природе веществ и соединений, создаваемых химией органического синтеза (пластмассы, химические волокна, резина и т.д.)
- загрязенение атмосферы
- загрязенение гидросферы
- загрязенение литосферы
Загрязнение атмосферы, вызванное деятельностью человека, интенсивно изучается учеными и медиками, поскольку имеет сильный эффект на здоровье людей. Главные источники загрязнения атмосферы: ТЭС, металлургия, химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная отрасли промышленности, автомобильный транспорт. Аэрозольное загрязнение — это загрязнение атмосферы пылью и жидкими частицами.
Загрязнитель
Антропогенный источник
Первичные загрязнители (поступают напрямую в воздух)
Сельское хозяйство, промышленность, сжигание
Вторичные загрязнители (образуются в воздухе в химических или физических процессах)
Сжигание, производство продуктов
Сжигание угля и углеводородов
Очистка сточных вод
Сжигание, химические производства
Основные факторы, ухудшающие качество природных вод в результате хозяйственной деятельности людей:
- Снижается pH пресных вод и увеличивается содержание в них сульфатов и нитратов в результате загрязнения серной и азотной кислотами из атмосферы.
- Выбросы кислотных оксидов в атмосферу приводят к подкислению дождевой воды. Просачиваясь в нижние слои почвы, она лучше растворяет карбонатные породы. Это вызывает увеличение содержания в подземных и речных водах ионов кальция, магния и других, т.е. увеличивается жесткость воды.
- Повышается содержание в природных водах фосфатов, нитратов, нитритов и аммонийного азота за счет сельскохозяйственных предприятий.
- Возрастает содержание в природных водах ионов тяжелых металлов, прежде всего кадмия, ртути, мышьяка и цинка.
- Растет содержание в водах органических соединений, прежде всего биологически стойких, в том числе синтетических ПАВ, иногда фиксируются канцерогенные и мутагенные вещества.
- Катастрофически снижается содержание кислорода в природных водах, прежде всего в результате повышения его расхода на окислительные процессы, связанные с «цветением» водоемов, а также вследствие загрязнения поверхности вод нефтепродуктами.
- При значительном уменьшении кислорода в воде развиваются восстановительные процессы, в частности сульфаты восстанавливаются до сероводорода.
- Существует потенциальная опасность загрязнения природных вод радиоактивными изотопами химических элементов.
Человек загрязняет в основном самый верхний, относительно тонкий, слой литосферы — почву. Почва — это плодородный слой, где производится большинство продуктов питания и сырья для него, поэтому он исключительно важен для человека. Стремясь повысить урожаи выращиваемых культур, человек широко применяет удобрения, пестициды, строит оросительные и осушительные системы. К канцерогенным соединениям, появление которых обусловлено неправильной химизацией сельского хозяйства, относятся га-нитрозосоединения.
Значительное загрязнение плодородного слоя почвы и отчуждение сельскохозяйственных земель вызывает складирование, захоронение промышленных и бытовых твердых отходов. Основная масса твердых отходов образуется на предприятиях отраслей:
- горной и горно-химической промышленности (отвалы, шлаки, «хвосты»);
- черной и цветной металлургии (шлаки, шламы, пыль и т. д.);
- металлообрабатывающих отраслей (отходы, стружка, бракованные изделия);
- лесной и деревообрабатывающей промышленности (отходы лесозаготовки, опилки, стружка);
- энергетической — тепловые электростанции (зола, шлаки);
- химической и смежных отраслей промышленности (шламы, фосфогипс, шлаки, стеклобой, пластмассы, резина и т. п.).
Постепенно растет содержание в бытовых отходах пластиков. При сжигании бытовых отходов, содержащих полимерные материалы, возможно образование весьма токсичных соединений, например диоксинов.
- Переработка отходов
- Рекультивация земель
- Создание разного рода очистных сооружений
- Применение малосернистого топлива
- Уничтожение и переработка мусора
- Строительство дымовых труб высотой 200-300 м и более
- Уменьшение материалоемкости производства
- Создание биоразлагаемых пластиков
- Разработка и применение принципиально новой природоохранительной технологии производства
- Переход к малоотходным и безотходным производственным процессам
- Рациональное размещение «грязных» производств, оказывающих отрицательное воздействие на состояние окружающей среды
- «Стратегия устойчивого развития: Проект второй Мировой стратегии охраны окружающей среды», одобренная в 1992 г. на конференции ООН в Рио-де-Жанейро.
- Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. — 4-е изд. испр. и доп //М.: Дрофа. – 2004.
- Биология 10-11 класс. Дрофа 2005
- Загрязнение и охрана окружающей среды. 10-й класс // газета Первое сентября
- Вода в нашей жизни. Учебно-методическое пособие к элективному курсу для 9 класса основной школы или 10–11 классов базового уровня средней школы // газета Первое сентября № 20 2009
Источники антропогенных загрязнений
Основные источники антропогенного загрязнения атмосферы – автотранспорт, тепловые станции, предприятия химической и металлургической промышленности, заводы по переработки нефти. Не меньшую опасность для атмосферы представляет производство – создание одежды, бытовой техники, моющих средств, химических добавок.
За последние 10 лет уровень антропогенного загрязнения превышает естественное, приобретая глобальные масштабы. При этом влияние многостороннее:
- непосредственное антропогенное воздействие на атмосферу – повышение температуры, уровня влажности;
- изменение физико-химических свойств за счет роста углекислого газа, аэрозолей, фреонов;
- влияние на характеристики подстилающей поверхности
Загрязнение атмосферного воздуха тепловыми и атомными электростанциями
Чтобы понять, насколько тепловая электростанция загрязняет атмосферу, рассмотрим ежедневный выброс. В сутки использует 20 тыс. тонн угля, выбрасывает в окружающий воздух:
- 680 тонн диоксида серы и триокись серы;
- 120-140 тонн золы, пыли, сажи в виде твердых частиц;
- 200 тонн оксида азота.
При замене угля жидким топливом (мазутом) уменьшается количество золы, но концентрация оксидов серы и азота остается прежним. Газовое топливо – наиболее экологичный вариант, в 5 раз меньше загрязняющий воздух, чем уголь.
В атомных электростанциях отсутствует потребление угля, мазута, но существует риск выброса радиоактивного йода, инертных газов, аэрозолей.
Загрязнение атмосферного воздуха выбросами черной и цветной металлургии
Выплавка 1 тонны стали сопровождается выбросом:
- 40 кг твердых частиц;
- 30 кг оксида серы;
- 50 кг оксида углерода.
Дополнительно – минимальный объем свинца, фосфора, мышьяка. На заводах, работающих с цветными металлами, ежедневно сбрасывается в атмосферный воздух большие объемы пыли и опасного газа.
Загрязнение атмосферного воздуха выбросами химического производства
Выбросы с предприятий химической промышленности отличаются высокой токсичностью – оксиды серы, хлор, аммиак, сероводород. Другая сторона опасности – попадание в атмосферу новых, синтетически созданных компонентов, которые ранее не регистрировались в природе.
Загрязнение атмосферы выбросами автотранспорта
Сегодня количество автотранспорта практически сравнялось с населением Земли. В каждой семье есть машина, а зачастую и не одна. Работают она за счет сгорания нефтепродуктов. Выхлопные газы отличаются высокой токсичностью по причине наличия в составе:
- бензапирена;
- оксида азота, углерода;
- этилена.
Ежегодно автотранспорт загрязняет атмосферу свинцом в объеме 0,4 млн тонн. А в России общий объем веществ, выбрасываемых машинами, составляет 35% от всей массы антропогенных загрязнителей.
Классификация
Антропогенные или искусственные источники загрязнения атмосферы возникают в результате деятельности человека. Это транспорт, различные виды производства, бытовые источники. Наибольший объем сегодня создает автотранспорт, который при сжигании топлива выбрасывает в атмосферу тонны опасного газа, негативно влияющего на качество и состав окружающего воздуха
Помимо этого деления рассматривают несколько дополнительных уточняющих классификаций. С их помощью антропогенные загрязнители различаются по структуре, характеру воздействия.
По характеру воздействия
Когда в основе классификации лежит характер воздействия, то антропогенные источники бывают физическими, химическими и биологическими.
- К физическим относятся электромагнитные, шумовые, тепловые и радиационные.
- Если влияние осуществляет за счет аэрозолей и газообразный составов – это химические источники. В таком виде попадают в окружающее пространство аммиак, альдегиды, оксид углерода и азота.
- Биологическими будут считаться те загрязнители, которые направляют в атмосферу грибки, вирусы, патогенную микрофлору. При этом экология заражается не только микроорганизмами, но и продуктами их жизнедеятельности.
По структуре
Каждое вещество обладает уникальной структурой. В зависимости от физического состояния антропогенные загрязнители бывают:
- Газообразные, возникающие в результате сгорания топлива, химических процессов восстановления, технологических особенностей распыления.
- Твердые, образованные в ходе производства, обработки, транспортировки.
- Жидкие.
Все виды обладают способностью распространяться в атмосфере, нарушая экологическое равновесие.
Как определяют степень загрязненности воздуха?
Для определения уровня антропогенного загрязнения несколько индексов. Это необходимо для учета концентрации вредных веществ и частоты появления выбросов:
- Стандартный индекс (СИ).
Показатель характеризует отношение максимальной измеренной концентрации антропогенного загрязняющего материала к допустимой концентрации примеси. - Наибольшая повторяемость (НП).
Выражается в процентах, показывает, как часто происходило превышение допустимой концентрации на протяжении месяца или года. - Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА).
Относится к комплексным величинам для регистрации коэффициента загрязнителя.
На основании полученных данных выясняется уровень антропогенного загрязнения:
| Уровень | СИ | НП | ИЗА |
| Низкий | Меньше 1 | Не более 10% | 0-4 |
| Средний | 1-5 | 10-20% | 5-6 |
| Высокий | 5-10 | 20-50% | 7-13 |
Последствия антропогенного загрязнения атмосферы
Антропогенно загрязненный воздух приводит к развитию острых и хронических заболеваний сердечно-сосудистой, бронхолегочной систем. Атмосфера, насыщенная вредными веществами негативно влияет на весь организм в целом.
По данным ВОЗ одна из причин ежегодного преждевременного летального исхода 3 млн человек – воздух, зараженный тяжелыми веществами, опасными соединениями. Они осаждаются в глубоких отделах легких, проникают в органы и ткани.
Помимо непосредственно влияния на здоровье человека происходят глобальные экологические изменения, формируются озоновые дыры, выпадают кислотные дожди, повышается температуры на планете.
Последствия локального (местного) загрязнения атмосферы
Если посмотреть на вопрос антропогенного загрязнения местно, то к видимым последствиям относятся:
- формирование смога, особенно заметно в крупных городах;
- снижение видимости, что приводит к учащению ДТП;
- ухудшение атмосферного воздуха, провоцирующее развитие новых заболеваний или обострение хронических;
- ускорение коррозии металлических основ мостов, домов.
Эти проблемы лежат на самой поверхности, но не менее опасны отдаленные последствия.
Последствия глобального загрязнения атмосферы
Планета страдает от перенасыщения вредными веществами антропогенного происхождения:
- взаимодействие оксиды азота и серы с атмосферными осадками провоцирует кислотные дожди, губительные для растений и животных;
- формирующиеся парниковые газы вызывают постепенное неуклонное повышение температуры атмосферы;
- газообразные формы брома, хлора нарушают целостность защитного озонового слоя.
Через образованные «озоновые дыры» на землю проникает радиоактивная солнечная активность, вызывая прирост онкологических заболеваний кожи.
Разработка технологий для уменьшения объема выбросов, использование альтернативных форм энергии решает проблемы с антропогенным загрязнением окружающей среды. Солнечные, ветряные, геотермальные электростанции дают достаточное количество энергии, но не нарушают хрупкий баланс экологии.
Источник