Мониторинг качества и степени загрязнения атмосферы

Не следует игнорировать своеобразную электромагнитную форму загрязнения атмосферного воздуха. Действие электромагнитного поля на человека, животных и растений в настоящее время плохо изучено и часто служит причиной домыслов и предположений. Оно связано с работой приборов и оборудования, вырабатывающих электрические и магнитные поля. В настоящее время проводятся специальные медико-биологические исследования, направленные на выявление влияния таких полей на здоровье человека.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И НАРУШЕНИЯ ГАЗОВОВОГО БАЛАНСА АТМОСФЕРЫ.

Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на организм человека, животных и растительность, наносит ущерб народному хозяйству, вызывает глубокие изменения в биосфере.

Влияние загрязненного воздуха на человека может быть как прямым так и косвенным. Прямое влияние выражается в том, что загрязнители в виде газов и пыли попадают вместе с вдыхаемым воздухом в организм и непосредственно действует на него, вызывая отравления и различного рода заболевания. Среди соединений серы наиболее токсичен для человеческого организма ее диоксид (SO2). При увеличении его концентрации в окружающей среде повышается вероятность сердечно-сосудистых и легочных заболеваний. Бронхиальная астма – наиболее частое заболевание у людей, дышащих воздухом с повышенным содержанием диоксида серы. Установлена тесная связь повышенной смертности от бронхитов с повышенной концентрацией диоксида серы в воздухе.

Угарный газ (СО2), соединяясь с гемоглобином крови, вызывает отравление организма, малые его концентрации способствуют отложению липидов на стенках кровеносных сосудов, ухудшая их проводимость. Оксиды азота (NO, NO2) отрицательно влияют на эпителий органов дыхания, вызываю отеки. При длительном их воздействии на человеческий организм нарушается деятельность центральной нервной системы. Отрицательно действуют на нервную систему соединения свинца. Проникая через кожу и накапливаясь в крови. Свинец снижает активность ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом. Это. В свою очередь, нарушает нормальные обменные процессы.

При длительном вдыхании запыленного воздуха у людей и домашних животных возникает болезнь, получившая название пыльной пневмонии.

Запыленность воздуха в городах оказывает вредное косвенное воздействие. С увеличением запыленности атмосферы над крупными городами снижается прямая солнечная радиация. В их центрах суммарная солнечная радиация на 20 – 50% ниже, чем в пригородах. Существенно уменьшается поступление ультрафиолетовых лучей. Это приводит к увеличению в городском воздухе болезнетворных бактерий. В запыленном воздухе резко возрастает число ядер конденсации воды. В результате этого количество туманных и облачных дней в крупных городах в несколько раз больше. Чем за их пределами.

Влияние загрязненного воздуха на растения и животных. Загрязненность атмосферы отрицательно сказывается на растительности городов и их окрестностей. Особенно большой вред растениям приносит присутствия в воздухе диоксида серы, фтора, хлора, их соединений, других окислителей, угарного газа и др. промышленные газы воздействуют на ассимилирующий аппарат зленных растений. Они разрушают корневую систему растений, цитоплазму и хлоропласты в клетках листьев, угнетают деятельность устьиц, в 1,5 – 2 раза снижая интенсивность транспирации, фотосинтеза. Особенно подвержены вредному воздействию загрязнителей атмосферы хвойные деревья: сосна, ель, пихта, кедр, которые первыми погибают от загрязнения атмосферы в крупных промышленных районах.

Отрицательное влияние на растения оказывают выбросы предприятий цветной металлургии и кислотных заводов. В окрестностях заводов, производящих серную кислоту и алюминий, гибнут сады и виноградники, вблизи цементных заводов гибнут плодовые деревья и кустарники, около свинцово-цинковых комбинатов – посевы и т.д.

Так как концентрация загрязнителей возрастает по цепям питания, то в окрестностях заводов она в теле животного в десятки раз выше, чем в окружающем воздухе.

Глобальные загрязнения и изменения газового баланса атмосферы. «Парниковый эффект». Наряду с локальным загрязнением атмосферы над городами в последнее время все большую тревогу вызывает проблема ее глобального загрязнения. Распространяясь воздушными течениями, загрязнения вызывают нарушения глобального характера, оказывают воздействие на процессы в биосфере. Важнейшим сейчас является вопрос об увеличении в атмосфере диоксида углерода и пили.

За последние 100 лет за счет сжигания ископаемого топлива в атмосферу поступило дополнительно 400 млрд. т СО2. Содержание диоксида углерода в атмосфере возросло за счет лесных и степных пожаров. В то же время поглощение СО2 из атмосферы основными его потребителями – лесными растениями и фитопланктоном Мирового океана – сократилось за счет сокращения площадей лесов, гибели фитопланктона. В результате этого поступление углерода в атмосферу стало превышать его потребление растениями. Ежегодный прирост СО2 в атмосфере составляет около 14 млрд. т.

Возрастание диоксида углерода (так же как метана и диоксида азота) в атмосфере усиливает «парниковый эффект», так как СО2 хорошо пропускает длинноволновые лучи света к поверхности Земли и задерживает коротковолновое излучение. Поэтому чем выше концентрация СО2 в атмосфере, тем меньше тепла рассеивает Земля и тем выше средняя температура у земной поверхности. Потеплению климата Земли способствует также поступление тепла в атмосферу за счет сжигания нефтепродуктов, угля, торфа, работы разнообразных двигателей. Повышение средних температур на Земном шаре может вызвать существенные изменения в ходе естественных природных процессов биосферы.

В противоположном направлении на климат влияет запыленность атмосферы. Пылевые частицы, скапливаясь в верхних слоях атмосферы, отражают часть солнечных лучей и тем самым сокращают количество тепла, поступающего на Землю от Солнца. Ученые полагают, что, несмотря на увеличение концентрации СО2 в атмосфере в 1940-е годы, потепление сменилось похолоданием именно за счет увеличения запыленности воздуха.

Воздействие на климат увеличения концентрации в атмосфере диоксида углерода и пылевых частиц продолжает изучаться специалистами.

Нарушение озонового слоя. В 80-х годах 20 века появились сообщения о региональных снижениях содержания озона в стратосфере. Особенно заметной стала сезонно пульсирующая «озоновая дыра» над Антарктидой площадью более 10 млн. кв. км, где содержание О3 за 80-е годы уменьшилась почти на 50%. Позднее «блуждающие озоновые дыры», правда, меньшие по размеру и не с таким значительным снижением, стали наблюдаться в зимние время и в Северном Полушарии, в зонах стойких антициклонов – над Гренландией, Северной Канадой и Якутией. Средняя скорость глобального уменьшения за период с 1980 по 1995 г. оценена в 0.5 – 0.7% в год.

Поскольку ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всей наземной биоты и для здоровья людей, эти данные привлекли пристальное внимание ученых, а затем и экологически озабоченных кругов общества. Был высказан ряд гипотез о причинах нарушения озонового слоя. Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении резкого увеличения озоновых дыр. Наиболее обосновано представление, согласно которому главной причиной является попадание в верхние слои атмосферы техногенного фтора и хлора, а также других атомов и радикалов, способных чрезвычайно активно присоединять атомарный кислород.

Занос активных галогенов в верхние слои атмосферы опосредован летучими хлорфторуглеродами (ХФУ) типа фреонов, которые, будучи в обычных условиях инертными и нетоксичными, под действием коротковолновых ультра фиолетовых лучей в стратосфере распадаются. Вырвавшись «на свободу», каждый атом хлора способен разрушить или помешать образованию множества молекул озона. В последние десятилетия появились и другие, чисто технологические пути заноса активных разрушителей озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы высотных сверхзвуковых самолетов, запуски ракет и космических кораблей многоразового пользования.

Экономический ущерб от загрязнения воздуха. Загрязнение воздуха не только таит в себе угрозу для здоровья людей, но и наносит большой экономический ущерб из-за потери массы выбрасываемых в воздух веществ. Которые могут быть использованы в смежных отраслях хозяйства, порчи различных сооружений и материалов, гибли домашних и диких животных, лесных и культурных растений, роста числа заболеваний и смертности людей.

Оценка негативного влияния загрязнения атмосферы. В России для оценки экологической обстановки в связи с антропогенным загрязнением атмосферы применяются «Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия», утвержденные Министерством охраны окружающей среды и природных ресурсов Российской              Федерации в 1992 году. Согласно этим «Критериям…» негативное воздействие загрязнения атмосферного воздуха происходит двумя основными путями, которые необходимо учитывать при определении зон экологического неблагополучия:

      в результате прямого контакта с загрязненным воздухом;

      в результате выпадения загрязняющих веществ из атмосферы и вторичного загрязнения окружающей среды.

Изменение окружающей среды обитания людей устанавливается по ухудшению их здоровья (по медико-демографическим показаниям) и степени загрязнения атмосферного воздуха. К основным медико-демографическим показателям относятся смертность, заболеваемость населения, нарушение репродуктивной функции женщин и ухудшение состояния здоровья новорожденных. Степень загрязнения атмосферного воздуха устанавливается по кратности превышения ПДК основных загрязняющих веществ с учетом их биологического действия.

МЕРЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ И ОХРАНЕ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА.

Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы служат: разработка и внедрение очистных фильтров на предприятиях, использование экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение городов и поселков.

Очистные фильтры являются основным средством борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Промышленные выбросы в атмосферу очищаются путем пропускания их через различные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и т.д.), воду и химически активные жидкости. Такими способами улавливаются пыль, копоть, пары и газы.

Эффективность работы очистительных сооружений зависит от физико-химических свойств загрязнителей и от совершенства применяемых методов и аппаратов. При грубой очистке промышленных выбросов устраняется от 70% до 84% загрязнителей, при средней очистке – до 95-98% и при тонкой – 99% и выше.

Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от загрязнителей, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Магнитогорского металлургического комбината обеспечивает санитарную очистку и поучение дополнительно многих тысяч тон дешевой серной кислоты.

Безотходная технология производства. Решить проблему охраны атмосферы только с помощью очистных сооружений невозможно. Необходимо применение комплекса мероприятий и, прежде всего, внедрение в промышленную практику безотходных технологий.

Безотходная технология эффективна в том случае, если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются другими звеньями. Цикличное безотходное промышленное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, - это будущее промышленности, идеальный путь сохранение чистоты окружающей чистоты.

Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения – переход на новые экологически безопасные источники энергии. Например, строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов, тепло недр, применению гелиоустановок и ветряных двигателей для получения электроэнергии.

Защита воздуха от выхлопных газов автомобилей. Частные решения для этой проблемы – установка фильтров для очистки выхлопных газов и дожигающих углероды устройств, замена содержащих свинец антидетонаторных добавок, такая организация движения транспорта, которая уменьшает и исключает частую смену режимов работы двигателей: создание дорожных развязок, расширение дорожного полотна, строительство переходов и т.д. Кардинально проблема может быть решена при замене двигателей внутреннего сгорания на электрические. Для уменьшения токсических веществ в выхлопных газах автомобиля предлагается замена бензина другими видами горючего, например, смесью различных спиртов. Перспективны газобаллонные автомобили.

Озеленение городов и промышленных центров. Зеленые насаждения за счет фотосинтеза освобождают воздух от диоксида углерода и обогащают его кислородом. На листьях деревьев и кустарников оседает до 72% взвешенных в воздухе частиц пыли и до 60% диоксида серы. Поэтому в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз меньше, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в значительной мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей.

Для поддержания чистоты воздуха большое значение имеет планировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буфетной зоной, состоящих из зеленых насаждений. Следует учитывать направление основных ветров (розы ветров), рельеф местности и наличие водоемов. Лучше располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны необходимо помещать вдали от жилых кварталов и за пределами города.