Уральский Федеральный округ

    а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

    б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса.

    в) 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. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

    г) Сероводород и  сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе в другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

    д) Оксилы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год.

    е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

    ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. предельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода».

    2. Выплавка чугуна 20,210

    3. Выплавка  меди (без очистки) 6,230

    4. Выплавка  цинка 0,180

    5. Выплавка  олова (без очистки) 0,004

    6. Выплавка  свинца 0,130

    7. Производство  цемента 53,370

    Основными источниками искусственных аэрозольных  загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой  зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые  заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием  химического состава. Чаще всего, в  их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест.

    Еще большее разнообразие свойственно  органической пыли, включающей алифатические  и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

    Постоянными источниками аэрозольного загрязнения  являются промышленные отвалы - искусственные  насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий  перерабатывающей промышленности, ТЭС.

    Источником  пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу  выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного  оксида углерода и более 150 т. пыли.

    Производство  цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения  атмосферы пылью. Основные технологические  процессы этих производств - измельчение  и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках  горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных  веществ в атмосферу.

    К атмосферным  загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими  атмосферными загрязнителями после  возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных  частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

    Обычно  это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно  над источниками газопылевой  эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха  под теплым, что препятствует воздушным  массам и задерживает перенос  примесей вверх. В результате вредные  выбросы сосредотачиваются под  слоем инверсии, содержание их у  земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее  неизвестного в природе фотохимического  тумана.

    Фотохимический  туман (смог)

    Фотохимический  туман представляет собой многокомпонентную  смесь газов и аэрозольных  частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога  входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами.

    Фотохимический  смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой  концентрации оксидов азота, углеводородов  и других загрязнителей, интенсивной  солнечной радиации и безветрия  или очень слабого обмена воздуха  в приземном слое при мощной и  в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой  концентрации реагирующих веществ.

    Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной  ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота  и атомарного кислорода. Атомарный  кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя  оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид  азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции  с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки  молекул и избыток озона. В  результате продолжающейся диссоциации  новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.

    Возникает циклическая реакция, в итоге  которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс  в ночное время прекращается. В  свою очередь озон вступает в реакцию  олефинами. В атмосфере концентрируются  различные перекиси, которые в  сумме и образуют характерные  для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так  называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

    Такие смоги - типичное явление над Екатеринбургом. По своему физиологическому воздействию  на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной  системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских  жителей с ослабленным здоровьем.

    С учетом вышеизложенного охарактеризуем состояние  атмосферного воздуха в исследуемом  регионе.

    В Уральском  Федеральном округе в 2004 году насчитывалось 4243 стационарных источника, осуществляющих выбросы загрязняющих веществ в  атмосферу, в том числе организованных - 3100. Выброс в атмосферу от стационарных источников на этот период составил по области 77,1 тыс. тонн.

    Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха на территории г. Екатеринбурга  являются предприятия энергетики, такие  предприятия, как ТЭЦ - 2, ТЭЦ-3, котельные  ПО «Облтеплокоммунэнерго» (10,7 тыс.т.), «Гортеплокоммунэнерго», АО «Уралспирт», АО «Ремстройтехника», свинцово-цинковый комбинат и ряд других предприятий. Основное воздействие на загрязнение  атмосферного воздуха области оказывают  около 1500 котельных и автомобильный  транспорт. По сравнению с 2000 г. выбросы  на ТЭЦ-2 уменьшились, что связано  со снижением объемов сжигаемого топлива, который составил 1498,3 тыс. т. что на 260,4 тыс. т. меньше 2000 г. Кроме  того, средневзвешенная зольность угля по году 37,4 % , что на 0,8 % ниже показателя 2000 г. Снижение выбросов на ТЭЦ-3 в 2003 году по сравнению с 2000 г. объясняется  тем, что руководство АПК производило  полную остановку с мая по октябрь  месяцы.

    Состав  и структура выбросов 2004 года ТЭЦ-3: всего выброшено загрязняющих веществ 13,302 тыс. тонн: из них твердых - 6995 тонн (52,6%), газообразных и жидких - 6307 тонн (47,3%), среди последних 79% составляет сернистый ангидрид 3,9% - оксид углерода и 14,3% - окислы азота.

    Значительный  вред окружающей среде наносят выбросы  автомобильного транспорта. В Уральском  Федеральном округе дислоцируется 2581 автотранспортных предприятий, автогаражей  и автохозяйств различных форм собственности. Общее количество автотранспорта составляет 134006 единиц больше, чем в 1997 году. Автотранспорт  физических лиц насчитывает 102227 единиц, юридических лиц-31779. Выбросы вредных  веществ от автотранспорта составляют около 210,0 тыс. тонн. Работы по внедрению  каталитических блочных нейтрализаторов  практически не проводятся, из-за отсутствия на это финансовых средств. Областное  управление охраны окружающей среды  значительное внимание уделяет работе автозаправочных станций, которых  на территории области насчитывается  свыше 400.

    Загрязнение атмосферы выбросами от автотранспорта становится основным бедствием для  населения многих городов, поэтому  снижение их стало основной экологической  проблемой, над которой сегодня  работают специалисты различных  предприятий и организаций, природоохранных  учреждений области.

    Таким образом, общее снижение выбросов в  окружающую среду обусловлено в  значительной степени падением уровня производства на одних предприятиях, полной остановкой других, и отчасти, - проводимыми на предприятиях теплоэнергетики воздухоохранными мероприятиями.

    Таким образом, почти вся территория Уральского Федерального округа подвержена мощной антропогенной нагрузке. Особенно негативное влияние на состояние окружающей среды в округе оказывают горнодобывающая  промышленность, черная и цветная  металлургия, химическая и нефтехимическая, тепло- и гидроэнергетика, лесозаготовки. В настоящее время Урал считается  зоной экологического бедствия, 7 городов  занесены в "черную" экологическую  книгу России: Екатеринбург, Курган, Нижний Тагил, Пермь, Магнитогорск, Каменск-Уральский  и Челябинск.

    В атмосферу  Урала только горными и металлургическими  предприятиями выбрасываются сотни  тыс. Тонн вредных веществ ежегодно. Отходы производств почти не утилизируются, в регионе скопилось свыше 2,5 млрд м³ отходов горного и металлургического производства. Тысячи гектаров земель изымаются под горные работы, ведется загрязнение подземных и поверхностных вод, почв, атмосферы, уничтожается растительность. Часть территории Южного Урала подверглась радиоактивному загрязнению.

    Несомненно, экологический кризис ставит под  угрозу успех экономических реформ в регионе, так как требуемые  затраты на ликвидацию хотя бы основных экологических нарушений в несколько  раз превышают суммы, выделяемые для этих целей по всей стране.