167972 (Типы экологических кризисов. Критерии выхода из экологических кризисов), страница 3

Окислы азота в облаках и тума­нах соединяются с водой, образуя капельки разбавленной азотной кислоты или ее солей. Часть из них превращается в твердые аэрозоль­ные частицы, которые осаждаются на поверхности почвы и воды, дру­гая вымывается из атмосферы дождями, так что кислые дожди бывают как сернокислыми, так и азотнокислыми.

Почти 90 процентов окислов азо­та, попадающих в атмосферу в результате деятельности челове­ка, образуется в результате сгора­ния топлива в автомобильных дви­гателях (более 50 процентов) или в топках теплоцентралей и тепловых электростанций. Большой вклад вносит также сжигание твердых отходов — бытовых, промышлен­ных и сельскохозяйственных, лес­ные пожары. Источником окислов азота служат также ряд отраслей промышленности, в их числе произ­водство азотной кислоты, мине­ральных удобрений, искусственных волокон и т. д.

Аэрозоли. Количество аэрозоль­ных частиц, поступающих в атмос­феру из естественных источников, оценивается в 700—-2200 миллио­нов тонн в год, из искусственных источников пока что впятеро меньше — 185—415 миллионов тонн в год.

Процессы образования аэрозо­лей весьма разнообразны. Это пре­жде всего раздробление, размель­чение и распыление твердых веществ. В природе такое происхо­ждение имеет минеральная пыль, поднимаемая с поверхности пустынь во время пыльных бурь. В северной части тропической Атлан­тики, куда выносится сахарская пыль пассатными ветрами, атмос­фера бывает настолько замутнен­ной, что солнце при восходе или закате оказывается невидимым довольно высоко над горизонтом. Этот источник атмосферных аэро­золей имеет глобальное значение, так как пустыни занимают около трети поверхности суши, да еще имеется тенденция к увеличению их доли из-за неразумной деятель­ности человека. Минеральная пыль с поверхности пустынь переносится ветром на многие тысячи киломе­тров. Так, например, отмечалось выпадение больших количеств сахарской пыли в Англии, а также и на противоположной стороне Атлантического океана — на острове Барбадос.

Аналогично проявляется вулка­нический пепел, попадающий в атмосферу во время извержений вулканов. Хотя крупные изверже­ния происходят сравнительно редко и нерегулярно, вследствие чего этот источник аэрозоля по массе значительно уступает пыль­ным бурям, его значение весьма велико, так как этот аэрозоль забрасывается в верхние слои атмосферы — в стратосферу. Оста­ваясь там в течение нескольких лет, он отражает или поглощает часть солнечной энергии, которая могла бы в его отсутствие достичь поверхности Земли.

Источниками аэрозолей явля­ются также технологические про­цессы хозяйственной деятельности людей. Мощный источник мине­ральной пыли — промышленность строительных материалов. Добыча и дробление пород в карьерах, их транспортировка, производство цемента, само строительство — все это загрязняет атмосферу мине­ральными частицами. Например, для получения тонны цемента тре­буется тонко размолоть около 3 тонн исходной породы, а ведь в мире производится не менее полу­миллиарда тонн цемента! В 1983 году только социалистические страны и 6 главных капиталисти­ческих стран произвели 460 мил­лионов тонн цемента. Одна только цементная промышленность произ­водит ежегодно около 7 миллионов тонн аэрозолей. Мощный источник твердых аэро­золей — горнодобывающая про­мышленность, в особенности при добыче угля и руд в открытых карь­ерах. В них на больших площадях снимается верхний почвенный слой вместе с растительностью, и обна­жившиеся породы становятся без­защитными перед термическим и ветровым разрушением. Сама добыча, которая состоит, собствен­но, в погрузке угля или руды экска­ваторами на железнодорожные платформы, является источником огромных количеств пыли, загряз­няющей воздух и местность на мно­гие километры вокруг. Этот способ добычи угля или руды кажется наи­более дешевым, но при оценке его рентабельности не учитывается деградация окружающей среды. Но и добыча в шахтах и рудниках — также источник аэрозолей, поскольку около них образуются горы пустой породы (терриконы), разрушаемые ветром и водой. Много аэрозолей вносят в атмос­феру черная металлургия с ее огромными объемами руды и кокса, цветная металлургия с обогати­тельными фабриками, производ­ство и применение минеральных удобрений и пестицидов и так далее.

Аэрозоли попадают в атмосферу при разбрызгивании растворов. Естественный источник таких аэро­золей — океан, поставляющий хлоридные и сульфатные аэрозоли, образующиеся в результате испа­рения морских брызг, в количестве около миллиарда тонн в год, то есть около 40 процентов всего аэрозоля, поступающего в атмос­феру. Впрочем, вклад от челове­ческой деятельности здесь неве­лик.

Еще один мощный механизм образования аэрозолей — это кон­денсация веществ во время горения или неполное сгорание из-за недостатка кислорода или низкой температуры горения. Так, напри­мер, образуются частицы сажи при сжигании угля и других топлив. В природе главный источник таких аэрозолей — это лесные пожары, люди же добавляют аэрозоли при сжигании угля, нефти, древесины, отходов; аэрозоли поставляют дым металлургических заводов и т. п. В сумме это дает 2—3 процента от общего поступления аэрозолей в атмосферу. При горении образу­ются также газы — сернистый, оки­слы азота, выброс которых, как говорилось выше, приводит к воз­никновению сульфатных и нитрат­ных аэрозолей. Этот вторичный источник аэрозолей вместе с аэро­золями, образующимися из терпе­нов, углеводородов и т.п., дает около 8 процентов общего посту­пления в атмосферу.

Аэрозоли удаляются из атмос­феры тремя путями: сухим осажде­нием под действием тяжести (глав­ный путь для крупных частиц), оса­ждением на препятствиях и вымыванием осадками.

Все сказанное выше приводит к тому, что размеры, состав, хими­ческие и физические свойства аэрозолей весьма разнообразны. Например, их размеры (радиусы) варьируют в основном в миллион раз — от тысячных долей до тысяч микрон (т. е. миллионных долей метра).

Аэрозольное загрязнение. Аэрозоли, во-первых, воздей­ствуют на погоду и климат: опти­чески активные частицы с ради­усами от 10^-1 до 10¹ микронов вносят основной вклад в замутненность атмосферы; частицы с радиусами от 10^-2 до 102 микро­нов служат ядрами конденсации влаги и способствуют образованию облаков и туманов, дождя и снега. портят здоровье людей. В течение суток через легкие человека про­ходит 12—14 кубометров воздуха. Концентрация аэрозоля в чистом воздухе составляет 10—12 микро­граммов на кубометр, в промыш­ленных городах вдесятеро, а ино­гда и в несколько десятков раз больше. Даже если учесть, что крупные частицы задерживаются в носовой полости, а очень мелкие возвращаются с выдыхаемым воз­духом, то и тогда в легких жителя промышленного центра ежесуточно может оседать 1 миллиграмм аэро­золей. Химически неактивные аэрозоли накапливаются в легких и ведут к их повреждениям. Обыч­ный кварцевый песок и другие силикаты — слюды, глины, асбест, тальк и др., накапливаясь в легких, могут приводить к таким заболева­ниям, как силикоз и даже рак лег­ких. Частыми оказываются хрони­ческие бронхиты, эмфизема лег­ких, астма и другие аллергические заболевания. Химически активные аэрозоли, а среди них немало ядо­витых, наносят вред не только лег­ким, но и проникают в кровь, при­водя к заболеванию сердечно­сосудистой системы и печени.

Выше уже говорилось о действии кислых туманов, раздражающем слизистые оболочки, глаза и кожу. В некоторых случаях аэрозоль может оказывать на человека и психологическое действие: непри­ятные ощущения вызывают некото­рые запахи, ухудшение видимости, загрязнение одежды смолистыми или сажистыми аэрозолями. Устра­нение ущерба, наносимого аэрозо­лями, иногда требует значительных затрат.

Тяжелые металлы. Промышлен­ные дымы содержат не только сажу, но и множество других вред­ных веществ. Производство черных металлов сопровождается не только выбросами сернистого газа и окиси железа, но и таких ядови­тых веществ, как сурьма, свинец, мышьяк, пары ртути. В еще боль­ших количествах ядовитые тяже­лые металлы поступают в атмос­феру из предприятий цветной металлургии. Они составляют половину источников поступления в атмосферу меди и цинка. Сжига­ние топлива дает 85 процентов выбросов в атмосферу ванадия, 98 — кобальта, 80 — сурьмы, 77 — никеля, 50 процентов селена. С выхлопами автомобилей выбрасывается 250—300 тысяч тонн свин­ца, который с 1924 года использу­ется в примеси к бензину (в виде тетраэтилсвинца) как антидетона­тор. Уже в 1940 году его содержа­ние в образцах материкового льда Гренландии превысило допусти­мую норму в 175 раз, а в 1966 году норма была превышена в 500 раз!

Больше всего это отношение у свинца: 17,5: его выбрасывается в атмосферу много больше Других металлов и в абсолютном выраже­нии — около трети миллиона тонн в год. Затем идут четыре элемента, которые поступают в атмосферу из-за человеческой деятельности вдвое больше, чем от естественных источников: это кадмий, цинк, мышьяк и никель.

Радиоактивность. Что бы ни говорилось об якобы обеспеченной экологической чистоте ядерной энергетики, возможность загрязнения окружающей среды существует практически на всех этапах произ­водства как ядерной энергии, так и ядерного оружия, причем сейчас мы говорим о контролируемых тех­нологических процессах, хотя наи­больший ущерб могут причинить аварии на предприятиях атомной промышленности. Правда, вероят­ность таких аварий, по расчетам специалистов, мала. Вероятность крупной аварии с повреждением противоаварийной оболочки реак­тора в 1975 году была оценена спе­циалистами США как один раз за миллион лет. Однако последствия таких аварий могут быть настолько ужасными, что даже эта малая вероятность не может успокоить общественность всех стран. И это доказала самая большая за исто­рию атомной энергетики ката­строфа на Чернобыльской АЭС.

Естественная радиоактивность, интенсивность которой в специфи­ческих, выработанных физиками единицах, оценивается в 10—20 микрорентген в час, создается в атмосфере двумя источниками. Во-первых, это выделение радиоак­тивных газов из минералов земной коры. Таково происхождение газа радон-222, который имеет период полураспада в 3,8 суток, и совсем уже короткоживущего торона, он же радон-220: период его полурас­пада 54 секунды. Во-вторых, это воздействие космических лучей на атмосферные газы, приводящее к образованию радиоактивных изо­топов — трития (водород-З), углерода-14, бериллия-7 и некоторых других.

Рентген (Р) — это количество рентгеновского, или гамма-излуче­ния, которое путем ионизации соз­дает в воздухе некоторый опреде­ленный электрический заряд (2,58-10^-4 кулонов на килограмм). Употребляется также единица рад— это доза радиации, равная энергии 10 мДж, поглощенной кило­граммом облученного вещества. Используется и биологический эквивалент рентгена (бэр); он равен дозе ионизирующего излуче­ния, дающей такой же биологиче­ский эффект, что и рентгеновское излучение в один рентген. Отноше­ние между бэром и радом для рент­геновского и гамма-излучения и электронов равно единице, для медленных нейтронов — трем, для альфа-частиц, быстрых нейтронов и протонов—десяти, для осколков деления урана — двадцати. Это отношение характеризует относи­тельную биологическую эффектив­ность соответствующего вида излу­чения.

Уже при добыче сырья на урано­вых или ториевых шахтах, как и при добыче обычной руды, образуется много пыли, но эта пыль радиоак­тивна. Она и выделяющиеся радио­активные газы могут оказаться в атмосфере при вентилировании шахт. На обогатительных фабриках урановая руда дробится и распыля­ется, и в воздух может попадать не только радиоактивная пыль, но и ядовитые вещества: ванадий, мышьяк, селен и др. Далее кон­центрат урановой руды растворя­ют, при этом в атмосферу могут выделяться радиоактивные пары, или обрабатывают фтором с обра­зованием и возгонкой шестифтори­стого урана. В дальнейшем это радиоактивное и крайне ядовитое вещество прогоняется по длинным трубам с фильтрами (метод газовой диффузии) или центрифугируется для отделения ядерного топлива — урана-235. Естественно, что веро­ятность просачивания ядовитого и радиоактивного шестифтористого урана через многочисленные сое­динения труб при всем этом довольно велика. Изготовление топливных элементов для атомных электростанций, включающее механическую и тепловую обра­ботку ядерного топлива, осущест­вляется в герметических помеще­ниях с помощью дистанционно управляемых манипуляторов. Тем не менее вероятность попадания радиоактивности в окружающую среду имеется и здесь.

Вероятность радиоактивного загрязнения окружающей среды при нормальной работе атомных электростанций невелика, но аварии, как упоминалось выше, могут иметь катастрофические последствия. По данным междуна­родной организации (МАГАТЭ), за 15 лет с 1971 по 1985 год прои­зошла 151 авария в 14 странах, то есть ежегодно происходило не менее 10 аварий. Крупных аварий за 30 лет насчитывается три. В 1957 году на АЭС в Уиндскейле (Великобритания) в результате ошибки обслуживающего персо­нала произошел выброс воздуха, содержащего радиоактивные изо­топы йода, цезия и стронция. Активность выброшенных веществ составила около 21 000 Кюри. Произошло загрязнение местности. На территории в 500 квадратных километров в течение 3—6 недель была запрещена продажа молока, поскольку оно оказалось заражен­ным радиоактивным йодом. (Сум­марная активность радиоактивного вещества измеряется числом рас­падов атомов в секунду. Единицей является беккерель (Бк), равный одному распаду в секунду. Приме­няется также старая единица — Кюри (Ки) (37 миллиардов Бк).

Самая крупная авария (актив­ность выброса 50 миллионов Кюри) на Чернобыльской АЭС в 1986 году привела к гибели и потере здо­ровья многих людей, полностью выключила из хозяйственной деятельности, можно сказать, из жизни, огромную территорию, нане­сла большой материальный урон. Дополнительные последствия, которые могут проявиться в буду­щем, сейчас еще невозможно оце­нить.