Биологический способ очистки атмосферного воздуха

БИОЛОГИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОЧИСТКИ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА 

 

Уджуху С.Р. (МГТИ, г. Майкоп, РФ) 

 

Studied the influence of exhaust gases of vehicles on specific and quantitative structure of forest soil cover and bark acidity. 

 

В атмосферном воздухе  загрязняющие вещества присутствуют в  различных сочетаниях, и эффект их совместного воздействия на растительность отличается от эффекта воздействия  одного вещества.

В природных условиях аэрозоли микроэлементов могут удаляться  с поверхности листьев дождем, ветром или вместе со слоем кутикулярного воска. Кроме того, удаление происходит за счет абсорбции микроэлементов листьями с последующей транслокацией. Удаление аэрозолей с листьев дождем зависит от характера поверхности листа и характеристик микроэлементов.

Все растения обнаруживают способность избирательно извлекать  химические элементы. В условиях окружающей среды сложного геохимического состава растения выработали механизмы активного поглощения элементов, участвующих в жизненных процессах, и удаления токсичных избытков других элементов.

У растений в ходе эволюции и в течение жизни вырабатываются механизмы, приводящие к адаптации  и нечувствительности к изменению  химического баланса в окружающей среде. Поэтому реакции растений на микроэлементы в почве и  окружающем воздухе должны всегда рассматриваться  для конкретной системы почва  – растение.

Надземные части растений - это коллекторы всех атмосферных  загрязнителей. Химический состав городских  растений может служить индикатором  для выделения загрязненных областей.

Очистные сооружения промышленных предприятий пока не позволяют полностью  освобождать  отходы производства от вредных примесей. Поэтому дополнительным способом доочистки воздуха является биологический. Роль биологического фильтра играет растительность, в первую очередь, древесная. Безудержная эксплуатация и сведение лесов, расширение сельскохозяйственных посевов сокращают продуктивность работы зеленого фильтра, как по площади, так и по времени. Известно, что агроценозы, даже самые высокоурожайные, уступают естественным лесным фитоценозам по суммарной за год биологической продуктивности в сходных экологических условиях. Следовательно, так же уменьшается фотосинтетическая деятельность, обеспечивающая необходимый баланс СО₂ и О₂ в атмосфере и связывание атмосферных загрязнителей. Проблема сохранения "зеленых легких" планеты и их биосферной функции стоит достаточно остро.

Результаты исследований свидетельствуют о важной роли древесных  растений в процессах выведения  газообразных примесей из атмосферного воздуха. При этом многие считают, что  основной способ снижения уровня загрязнения  воздуха - технологический (фильтры, уловители), а биологический способ можно  рассматривать только как дополнительный, вспомогательный.

Наземные органы растений активно реагируют на повышение  концентрации химических элементов  в почве, накапливая их выше уровня, необходимого для обеспечения нормального  роста и развития растений. Растения могут усваивать, и вовлекать  в метаболизм двуокись серы, окислы азота, аммиак, подобно ассимиляции  листьями углекислого газа. В условиях повышенного содержания в атмосфере  этих газов в тканях происходит значительное увеличение содержания азота и серы.

Поглотительная способность  насаждений зависит от состава пород, полноты, класса бонитета, возраста, ассимиляционной  поверхности крон деревьев, длительности вегетации. Наибольшей поглотительной способностью обладают древесные растения. За ними, по мере снижения поглотительной способности, идут местные сорные травы, цветочные растения и газонные травы. В фитоценозах газы поглощают  не только растительность, но и почва, вода, подстилка, поверхность стволов  и ветвей деревьев и другие элементы. Нами изучалось влияние выхлопных  газов автотранспорта на видовой  и количественный состав лесного  напочвенного покрова. В результате чего было установлено, что на всех пробных площадях наибольшее распространение в лесном напочвенном покрове получила будра плющевидная. Наиболее бедный видовой состав наблюдается на первой пробной площади, расположенной вблизи автодороги. На листьях растений отмечаются дехромированные участки. Здесь видовой состав представлен всего тремя видами: будра плющевидная, глухая крапива, ландыш обыкновенный. Наиболее богатый видовой состав отмечается на второй пробной площади. Он представлен в количестве 15 видов. На третьей пробной площади – 13, на четвёртой и пятой  - по 11 видов. Содержание выхлопных газов в атмосферном воздухе по-разному влияет на отдельные виды растений. Так, наиболее подверженными влиянию выхлопов автотранспорта оказались фиалка пахучая, купена лекарственная, ятрышник и папоротник. В ходе исследований так же было выявлено, что близость автодороги оказывает влияние и на кислотность коры деревьев. Установлена закономерность в уменьшении показателя кислотности коры деревьев при удалении от источника загрязнения (от 5,475 до5,05).

Роль отдельных компонентов  экосистемы в поглощении поллютантов можно определить только экспериментально. В природных условиях распределение поллютанта в экосистеме зависит от характера загрязнения воздуха и процессов транслокации ингредиента в экосистеме как под влиянием биологических процессов, так и экологических условий.

На поглощение поллютанта растениями и отдельными элементами экосистем влияют экологические факторы. В оптимальных для фитоценоза условиях (повышенная освещенность и влажность воздуха, температура +25...30°С) лучше выражено и поглощение вредных газов растениями. В неблагоприятных для фитоценоза условиях снижается поглощение газов растительностью и усиливается роль почвы.

Лесные зеленые насаждения можно рассматривать как промышленный фитофильтр, призванный обезвредить атмосферные загрязнители. Критерием эффективности его работы должна быть способность снижать уровень загрязнения воздуха до предельно допустимых концентраций.

 

 

 

 

 
Деятельность человека как фактор воздействия на окружающую среду.

 
Астраханская  область находится в нижнем течении  Волги. Здесь расположены Волго - Ахтубинская пойма и дельта Волги. Значительная часть территории области занимают пустынные экосистемы. Как и во всех других регионах, экологические проблемы Астраханской области обусловлены хозяйственной деятельностью человека, как на территории области, так и на вышележащих территориях, с которыми в акваторию Нижней Волги поступают загрязненные речные воды. 
Как и во многих других регионах, негативные последствия деятельности человека выражаются в загрязнении атмосферного воздуха, водной среды, почв. Серьезной экологической проблемой является деградация почвенного покрова. Сильное негативное воздействия испытывает и биологическое разнообразие естественных экосистем, особенно воздушных. Крупные промышленные предприятия, такие как Газпром, вносят значительный вклад в ухудшение экологического состояния региона. 
Развитие нефте - и гзоперербтывающей промышленности и переработки углеводородного сырья также негативно сказывается на экологическую ситуацию. Определенную экологическую опасность представляют продуктопроводы, особенно в местах их переходов через водные объекты.  
В современном мире невозможно найти достаточно густо населенный регион с развитой промышленностью и сельским хозяйством, перед которым не стояла бы проблема загрязнения окружающей среды. Не избежала этой участи и Астраханская область. Основными загрязняющими факторами являются: выбросы в атмосферу газообразных и твердых веществ, сброс загрязненных сточных вод в водоемы, непродуманное и нерациональное использование удобрений и пестицидов, несоблюдение норм их хранения, чрезмерная распашка земель, захламление их свалками бытового мусора и отходами производства. 
Деятельность человека — мощный фактору участвующий в формировании условий окружающей среды. Тысячи лет назад человек начал создавать искусственные (антропогенные) ландшафты, заменяя ими природные. 
Природные ландшафты сформировались сотни тысяч, миллионы лет назад. Они устойчивы, и если в них не вмешивается человек, способны существовать необозримо длительное для человека время. Антропогенные ландшафты, созданные человеком, неустойчивы и существуют только тогда, когда их поддерживает человек.  
Создавая антропогенный ландшафт, человек разрушает естественные биогеоценозы. Воздействие даже на один или два компонента биогеоценоза приводит к изменениям его структуры и функционирования. Исчезают популяции некоторых видов, обитавших в данном биогеоценозе, и несовершенная структура уже неспособна осуществлять в полной мере функции экосистемы, обеспечивающие длительность ее существования. 
Деятельность человека до начала интенсивного развития промышленности отрицательно влияла на отдельные экосистемы. Вырубка лесов и возведение на их месте поселков и городов приводили к деградации земель, уменьшали их плодородие, превращали пастбища в пустыни, вызывали и другие последствия, но все же не затрагивали всей биосферы, не нарушали существовавшего в ней равновесия. С развитием промышленности, транспорта, с увеличением численности населения на планете деятельность человека превратилась в мощную силу, изменяющую всю биосферу Земли. Загрязнение природной среды промышленными и бытовыми отходами является одним из главных факторов, влияющих на состояние экологических систем Земли. 
Загрязняющие вещества изменяют состав воды, воздуха и почвы, что является причиной возникновения многих глобальных экологических проблем, таких как изменение климата, появление кислотных осадков, сокращение численности многих видов растений и животных, нехватки чистой пресной воды и других. 
В настоящее время практически все сферы деятельности человека, связанные с обеспечением его материальными благами и энергоресурсами, вызывают изменение природной среды, а значит – во многих случаях экологически неблагоприятны. 
 

Загрязнение атмосферы.

Главные источники загрязнения атмосферы  — промышленные, транспортные и  бытовые выбросы. 
Ежегодно промышленность и транспорт Астраханской области выбрасывают в атмосферу около 200 тысяч тонн загрязняющих веществ. Это означает, что на одного жителя области в среднем приходится до 200 кг загрязнений. Значительная часть выбросов в атмосферу области (около 60%) приходится на предприятие «Астраханьгазпром». 
Для того, чтобы защитить людей и другие организмы от воздействия загрязнителей, устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в природной среде. 
В последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от промышленных предприятий снижаются. Это связано со спадом производства на предприятиях г. Астрахани и некоторым улучшением работы предприятия «Астраханьгазпром» в вопросах экологии. Но вместе с тем, увеличивается количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от передвижных источников — автотранспорта. 
Загрязняющие вещества, поступающие в воздух, как правило, несвойственны его составу или имеют незначительное содержание в естественных условиях. Это такие вещества, как: сернистый газ, водород, сажа, аммиак, оксиды азота, формальдегид и другие летучие органические вещества. Загрязняющим веществом является и углекислый газ, так как повышение его содержания в атмосферном воздухе вызывает «парниковый эффект» — потепление климата Земли. 
Любое увеличение мощности промышленных предприятий приведет к повышению загрязнения атмосферы. В настоящее время наиболее приемлемым способом снижения загрязнения окружающей среды выбросами промышленных предприятий является использование пылеулавливающего и газоочистного оборудования. 
На состояние воздушной среды оказывают влияние предприятия коммунального хозяйства. В холодные зимы загрязнение воздуха от этих предприятий возрастает. 
Мощным источником загрязнения атмосферного воздуха в прошлые годы явились аварийные выбросы загрязняющих веществ предприятиями «Астраханьгазпром» и «Астраханьбумпром». При этом в воздушную среду поступали метан, сероводород (H2S), меркаптаны, оксиды азота (NO, NO2), сажа, но больше всего диоксида серы. Между тем, повышенное содержание в атмосфере соединений серы и азота вызывает кислотные осадки. Это стало большой экологической проблемой как для Астраханской области, так и страны в целом. 
Автотранспорт является одним из основных, а часто —главным источником загрязнения воздуха. Поэтому снизить загрязнение воздуха позволяет использование всевозможных устройств, уменьшающих поступление загрязняющих веществ с выхлопными газами. В развитых странах сейчас широко используются такие устройства — катализаторы, обеспечивающие более полное сжигание топлива и частичное улавливание загрязняющих веществ. Важным мероприятием по снижению токсичных выбросов от автомобилей является замена содержащих ядовитый свинец добавок в бензин менее токсичными и использование неэтилированного бензина. Весь бензин, производимый на предприятии «Астраханьгазп-ром», вырабатывается без добавок, содержащих свинец, что значительно сокращает загрязнение окружающей среды этим опасным веществом. 
В нашей стране применение автомобильных катализаторов не является обязательным, поэтому на автомобилях отечественного производства они не используются. В последние годы на дорогах России появилось много старых автомобилей импортного производства, использование которых в зарубежных странах без катализаторов запрещено. Это значительно ухудшило качество атмосферного воздуха на улицах многих городов, и, в том числе, в Астрахани. 
Охрана атмосферы включает постоянный контроль не только за ее состоянием, но и за организацией работы предприятий и автотранспорта. Ежегодно в Астраханской области проводится операция «Чистый воздух», в ходе которой проверяются автопредприятия, станции техобслуживания автомобилей, автомобили на магистралях на токсичность и дымность. Затем разрабатываются меры по снижению загрязнения воздуха: создаются посты диагностики, оснащенные современными приборами контроля, организуются участки по ремонту, регулировке двигателей и другие.

 

 

Реферат на тему:

«Проблемы очистки атмосферного воздуха» 

 

 

 

Содержание:

Введение

1. Методы очистки атмосферы

2. Биоремедиация атмосферы

Заключение

Список литературы 

 

 

 

Введение

Проблема очистки воздуха  в зоне жизни человека от разнообразных  загрязнений, вносимых промышленностью, от аэрозолей и бактерий является одной из наиболее актуальных проблем. Трактаты по вопросу все чаще и  чаще появляются как вопль о надвигающейся  катастрофе. Этот вопрос приобрел особое значение после изобретения атомных  и водородных бомб, ибо атмосферный  воздух стал все более и более  насыщаться осколками ядерного распада. Эти осколки в форме высокодисперсных взвешенных веществ при взрыве поднимаются в атмосферу на большую высоту, затем в течение короткого времени растекаются по всему атмосферному океану и постепенно падают на поверхность земли в виде тонкой радиоактивной пыли, или уносятся осадками — дождем и снегом. И являются угрозой человеку в любой точке поверхности нашей планеты. 

 

 

  

 

1. Методы очистки атмосферы

Все методы очистки делятся  на регенеративные и деструктивные. Первые позволяют возвращать в производство компоненты выбросов, вторые трансформируют эти компоненты в менее вредные.

Методы очистки газовых  выбросов можно разделить по типу обрабатываемого компонента (очистка  от аэрозолей – от пыли и тумана, очистка от кислых и нейтральных  газов и так далее).

Электрические методы очистки.

При этом способе очистки  газовый поток направляется в  электрофильтр, где проходит в пространстве между двумя электродами –  коронирующим и осадительным. Частицы пыли заряжаются, движутся к осадительному электроду, разряжаются на нем. Таким методом можно очищать пыли с удельным сопротивлением от 100 до 100 млн. Ом*м. Пыли с меньшим удельным сопротивлением сразу же разряжаются и улетают, а с большим – образуют плотный изолирующий слой на осадительным электроде, резко уменьшая степень очистки. Методом электрической очистки можно удалять не только пыли, но и туманы. Очистка электрофильтров производится путем смыва пыли водой, вибрацией или с помощью ударно-молоткового механизма.

Различные мокрые методы.

Использование пенных аппаратов, скрубберов.

Для очистки от газов применяют  следующие методы:

Адсорбция.

То есть поглощение твёрдым  веществом газового (в нашем случае) компонента. В качестве адсорбентов (поглотителей) применяют активные угли различных марок, цеолиты, силикагель и другие вещества. Адсорбция –  надёжный способ, позволяющий достигать  высоких степеней очистки; кроме  того, это регенеративный метод, то есть уловленный ценный компонент можно  вернуть обратно в производство. Применяется периодическая и  непрерывная адсорбция. В первом случае по достижении полной адсорбционной  емкости адсорбента газовый поток  направляют в другой адсорбер, а  адсорбент регенерируют – для  этого используется отдувка острым паром или горячим газом. Затем ценный компонент можно получить из конденсата (если для регенерации использовался острый пар); для этой цели используется ректификация, экстракция или отстаивание (последнее возможно в случае взаимной нерастворимости воды и ценного компонента). При непрерывной адсорбции слой адсорбента постоянно перемещается: часть его работает на поглощение, часть – регенерируется. Это, конечно, способствует истиранию адсорбента. В случае достаточной стоимости регенерируемого компонента использование адсорбции может быть выгодным. Например, недавно (весной 2001 года) проведенный для одного из кабельных заводов расчёт участка рекуперации ксилола показал, что срок окупаемости составит менее года. При этом 600 т ксилола, которые ежегодно попадали в атмосферу, будут возвращены в производство.