169050 (Проблеми забруднення природного середовища), страница 2

А). В основному існують три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел в загальному забрудненні повітря сильно розрізняється залежно від місця. Зараз загальновизнано, що найбільш сильно забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають в повітря сірчистий і вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають в повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, з'єднання фосфору, частинки і з'єднання ртуті і миш'яку; хімічні і цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють в повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалювання жител, роботи транспорту, спалювань і переробок побутових і промислових відходів. Атмосферні забруднювачі розділяють на первинні, що поступають безпосередньо в атмосферу, і вторинні, є результатом перетворення останніх. Так, що поступає в атмосферу сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали сульфату амонію. Так само, в результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери, утворюються інші вторинні ознаки. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, споживаючі більше 70% твердого і рідкого палива, що щорічно здобувається. Основними шкідливими домішками пірогенного походження є наступні:

а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному тому, що згоряє вуглецевих речовин. В повітря він потрапляє в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами і викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу поступає в атмосферу не менше 1250 млн.т. Оксид вуглецю є з'єднанням, активно реагуючим з складовими частинами атмосфери і сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.

б) Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі того, що згоряє сірковмісного палива або переробки сірчистих руд(до 170 млн.т. в рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків в гірничорудних відвалах. Тільки в США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склала 65 % від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, який підкисляє грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозоля сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств наголошується при низькій хмарності і високій вогкості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менше 11 км. від таких підприємств, звичайно густо усіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометалургічні підприємства кольорової і чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень і сірковуглець. Поступають в атмосферу роздільно або разом в іншими з'єднаннями сірки. Основними джерелами викиду є підприємства по виготовленню штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окисленню до сірчаного ангідриду.

д) Окисли азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, азотні добрива, що проводять, азотну кислоту і нітрати, анілінові фарбники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що поступають в атмосферу, складає 20 млн.т. в рік.

е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства по виробництву алюмінію, емалей, скла, кераміки, стали, фосфорних добрив. Фторовмісні речовини поступають в атмосферу у вигляді газоподібних з'єднань - фтороводень або пил фториду натрію і кальцію. З'єднання характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлора. Поступають в атмосферу від хімічних підприємств, що проводять соляну кислоту, хлоревмісні пестициди, органічні фарбники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлора і пари соляної кислоти. Токсичність хлора визначається видом з'єднань і їх концентрацією. В металургійній промисловості при виплавці чавуну і при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів. Так, з розрахунку на 1 т. передільного чавуну виділяється окрім 12,7 кг. сірчистого газу і 14,5 кг пилових частинок, що визначають кількість з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пари ртуті і рідкісних металів, смоляних речовин і ціаністого водню.

Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові і сажа заводи. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Частіше всього в їх складі виявляються з'єднання кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більша різноманітність властиво органічному пилу, включаючи аліфатичні і ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, в процесі пиролиза на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах. Виробництво цементу і інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - подрібнення і хімічна обробка шихт, напівфабрикатів і одержуваних продуктів в потоках гарячих газів завжди супроводжуються викидами пилу і інших шкідливих речовин в атмосферу. До атмосферних забруднювачів відносяться вуглеводні - насичені і ненасичені, включаючи від 1 до 13 атомів вуглецю. Вони піддаються різним перетворенням, окисленню, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячною радіацією. В результаті цих реакцій утворюються перекисні з'єднання, вільні радикали, з'єднання вуглеводнів з оксидами азоту і сірки часто у вигляді аерозольних частинок. За деяких погодних умов можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок в приземному шарі повітря.

Звичайно це відбувається в тих випадках, коли в шарі повітря безпосередньо над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування шару більш холодного повітря під теплим, що перешкоджає повітряним масам і затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зусереджуються під шаром інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин освіти раніше невідомого в природі фотохімічного туману.

Фотохімічний туман (смог). Фотохімічний туман є багатокомпонентною сумішшю газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту і сірки, численні органічні сполуки перекисної природи, звані в сукупності фотооксидантами. Фотохімічний зміг виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і безвітря або дуже слабого обміну повітря в приземному шарі при могутній і в течію не менше діб підвищеної інверсії. Стійка безвітряна погода, звичайно що супроводжується інверсіями, необхідна для створення високої концентрації реагуючих речовин.

Такі умови створюються частіше в червні-вересні і рідше взимку. При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплювання молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту і атомарного кисню. Атомарний кисень з молекулярним киснем дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи оксид азоту, повинен знову перетворюються в молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. В результаті тривалої дисоціації нові маси діоксиду азоту розщепплюются і дають додаткові кількості озону. Виникає циклічна реакція, у результаті якій в атмосфері поступово нагромаджується озон. Цей процес в нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері концентруються різні перекиси, які в сумі і утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, відмінних особливій реакційній властивості. Такі зможи - нерідке явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи і Америки. По своїй фізіологічній дії на організм людини вони украй небезпечні для дихальної і кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.

Всяке водоймище або водне джерело пов'язано з оточуючою його зовнішнім середовищем. На нього роблять вплив умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове і комунальне будівництво, транспорт, господарська і побутова діяльність людини. Результатом цих впливів є той, що привніс у водне середовище нових, невластивих їй речовин - забруднювачів, погіршуючи якість води. Забруднення, що поступають у водне середовище, класифікують по різному, залежно від підходів, критеріїв і задач. Так, звичайно виділяють хімічне, фізичне і біологічні забруднення. Хімічне забруднення є зміною природних хімічних властивостей вода за рахунок збільшення вмісту в ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, луги, глинисті частинки), так і органічної природи (нафта і нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево активні речовини, пестициди).

Нафта і нафтопродукти є найпоширенішими забруднюючими речовинами в Світовому океані. До початку 80-их років в океан щорічно поступало близько 6 млн.т. нафти, що складало 0,23% світової здобичі. Найбільші втрати нафти пов'язані з її транспортуванням з районів здобичі. Аварійні ситуації, злив за борт танкерами промивальних і баластних вод, - вся ця обумовлює присутність постійних полів забруднення на трасах морських шляхів. В період за 1962-79 роки в результаті аварій в морське середовище поступило близько 2 млн. т. нафти. За останні 30 років, починаючи з 1964 роком, пробурена близько 2000 свердловин в Світовому океані, з них тільки в Північному морі 1000 і 350 промислових свердловин обладнано. Через незначні витоки щорічно втрачається 0,1 млн.т. нафти. Великі маси нафти поступають в моря по річках, з побутовими і зливовими стоками.

Ґрунтовий покрив Землі є найважливішим компонентом біосфери Землі. Саме ґрунтова оболонка визначає багато процесів, що відбуваються в біосфері.

Найважливіше значення ґрунтів полягає в акумуляції органічної речовини, різних хімічних елементів, а також енергії. Ґрунтовий покрив виконує функції біологічного поглинача, руйнівника і нейтралізатора різних забруднень. Якщо ця ланка біосфери буде зруйнована, то функціонування біосфери, що склалося, необоротно порушиться. Саме тому надзвичайно важливо вивчення глобального біохімічного значення ґрунтового покриву, його сучасного стану і зміни під впливом антропогенної діяльності. Одним з видів антропогенної дії є забруднення пестицидами.

Охорона природи - задача нашого століття, проблема, що стала соціальною. Знову і знову ми чуємо про небезпеку, загрожуюче навколишнє середовище, але дотепер багато хто з нас вважає їх неприємним, але неминучим породженням цивілізації і вважає, що ми ще встигнемо справитися зі всіма утрудненнями, що виявилися .

Проте дія людини на оточуючу середовище прийняла загрожуючі масштаби. Щоб в корені поліпшити положення, знадобляться цілеспрямовані і продумані дії. Відповідальна і дієва політика по відношенню до навколишнього середовища буде можлива лише в тому випадку, якщо ми накопичимо надійні дані про сучасний стан середовища, обгрунтовані знання про взаємодію важливих екологічних чинників, якщо розробить нові методи зменшення і запобігання шкоди, що наноситься Природі Людиною.

4. Характеристика новітніх галузей екології

Термін екологія (экос - будинок, логос - навчання, гр.) в науку ввів німецький біолог Ернест Геккель (рис.1.1). В 1866 році в роботі "Загальна морфологія організмів" він писав: “...сума знань, що відносяться до економіки природи: вивченню всієї сукупності взаємостосунків тварини з оточуючою його середовищем, як органічним, так і неорганічним, і, перш за все – його дружніх або ворожих відносин з тими тваринами і рослинами, з якими він прямо або побічно вступає в контакт" .

Це визначення утримує екологію в рамках біологічних наук. В подальшому, зміст поняття екології багато разів розширявся. Під нею стали розуміти науку, вивчаюче середовище незаселеного всіх живих істот, включаючи людину. Здавалося б, доречно обмежити зміст екології лише природним середовищем. Проте, впливаючи на природне середовище і змінюючи її, людина тим самим міняє умови існування не тільки рослин і тварин, але і самого себе, того суспільства, яке потрапляє під дію цього виробництва і природи, і створених їм змін. Тому правомірно розглядати все оточуючу людину середовище. І не тільки природну, але також соціальну і виробничу, деколи від природи ґрунтовно відірвану. Оскільки взаємодія організмів між собою і оточуючої їх середовищем завжди системно, тобто завжди реалізується у формі деяких систем взаємозв'язків, що підтримуються обміном речовини, енергії і інформації, основним об'єктом дослідження екології є екосистеми. Найкрупнішою в ієрархії екосистем є біосфера. Вчення про біосферу - це обширна область знання про функціонування і розвиток біосфери, включаючи цілий ряд наукових напрямів природничонаукового і суспільного профілю. Вчення про біосферу у тому числі включає загальну екологію, яка складається з чотирьох основних розділів: біоекології, геоекології, екології людини і прикладної екології (рис.1.2).