Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика»




НазваниеКонспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика»
страница12/20
Дата публикации24.02.2013
Размер2.29 Mb.
ТипКонспект
uchebilka.ru > География > Конспект
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   20

^ Загрязнение атмосферы – поступление в нее химических соединений, которые прямо или косвенно оказывают или могут оказывать в будущем отрицательное воздействие на атмосферу. Техногенные источники загрязнения атмосферы нарушают сложившиеся природные равновесия и вызывают экологический стресс, т.к. техногенная эмиссия загрязняющих веществ осуществляется на 5% суши, где она в 5-20 раз превышает естественную. В насыщенных промышленными предприятиями регионах экосистемы уже не могут выдерживать стрессовые нагрузки («ассимиляционный потенциал территории»).

^ Загрязняющее воздух вещество – примесь, в атмосфере оказывающая неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.

Первичная примесь – примесь сохранившееся за рассматриваемый интервал времени свои физические и химические свойства.

^ Вторичная примесь – это примесь в атмосфере, образовавшаяся в результате превращения первичных примесей.

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, предприятия черной и цветной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, машиностроение, производство стройматериалов и т.д.

^ 3.4.1 Основные аэрополютанты и их источники

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся: вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом загрязняющих веществ в результате деятельности человека. По масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение воздуха и может быть местным, которое характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район и др.), региональным когда под воздействие попадают большие пространства планеты, и глобальным — это изменения во всей атмосфере.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и пр.).

Главные антропогенные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, на долю которых приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ, — диоксины.

Наиболее распространены (многотонажные) загрязнители сравнительно немногочисленны. Это различные твердые частицы (пыль, дым, сажа), окись углерода, диоксид серы, окислы азота, различные летучие углеводы, соединения фосфора, сероводород, аммиак, хлор, фтористый водород. Наиболее распространенный и значительный по массе загрязнитель – СО2 (угарный газ), содержание которого в атмосфере крупных городов колеблется от 1-250млн-1 при среднем значении около 20-1. Очень токсичный газ, который блокирует дыхательную функцию гемоглобина и развитием в последствии кислородной недостаточности. Диоксид серы обладает общесоматическим токсическим действием. Оксиды азота образуются при высокотемпературном окислении азота воздуха кислородом. Во влажном среде в присутствии кислорода превращаются в азотную кислоту. Основным техногенным источником образования оксида азота является сжигание органического топлива, в том числе автотранспортом.

В настоящее время основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха вносят следующие отрасли: теплоэнергетика (тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные и др.), автотранспорт, предприятия черной и цветной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, машиностроение, производство стройматериалов и т.д.

В процессе сжигания твердого или жидкого топлива в атмосферу выделяется дым, содержащий продукты полного (диоксид углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. Объем энергетических выбросов очень велик. Так, современная теплоэлектростанция мощностью 2,4 млн. кВт расходует до 20 тыс. т угля в сутки и выбрасывает в атмосферу в сутки 680 т S02 и S03; 120—140 т твердых частиц (зола, пыль, сажа); 200 т оксидов азота.

Перевод установок на жидкое топливо (мазут) снижает выбросы золы, но практически не уменьшает выбросы оксидов серы и азота. Наиболее экологично газовое топливо, которое в 3 раза меньше загрязняет атмосферный воздух, чем мазут, и в 5 раз меньше, чем уголь. Еще более экологична в период безаварийной работы АЭС, но, тем не менее, она загрязняет воздух такими токсичными веществами, как радиоактивный йод, радиоактивные инертные газы и аэрозоли. Огромную потенциальную опасность представляют отходы ядерного топлива и аварии атомного реактора.

При выплавке только одной тонны стали в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксида серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как свинец, фосфор, марганец, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу улетучиваются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ.

Значительные выбросы отходящих газов и пыли, содержащих вредные вещества, отмечаются на заводах цветной металлургии при переработке свинцово-цинковых, медных, сульфидных руд, при производстве алюминия и др.

Выбросы химического производства хотя и невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее ввиду своей весьма высокой токсичности, значительного разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для человека и всей биоты: оксиды серы, соединения фтора, аммиак, нитрозные газы (смесь оксидов азота), хлористые соединения, сероводород, неорганическая пыль и т.п.

В мире насчитывается несколько сот миллионов автомобилей, которые сжигают огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняя атмосферный воздух, особенно в крупных городах. В 1991 г. суммарный выброс загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта составил 21 млн. т. Выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания содержат огромное количество токсичных соединений: бенз(а)пирена, альдегидов, оксидов азота и углерода и особо опасных соединений свинца (в случае применения этилированного бензина). Ежегодно мировой парк автотранспорта выбрасывает в атмосферу свыше 0,4 млн. т свинца.

Наибольшее количество вредных веществ в составе отработавших газов образуется при неотрегулированной топливной системе автомобиля. Правильная ее регулировка позволяет снизить их количество в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы снижают токсичность выхлопных газов в шесть и более раз.

Интенсивное загрязнение атмосферного воздуха отмечается также при добыче и переработке минерального сырья, на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т.д. В сельских районах очагами загрязнения воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пестицидов и т.д.

^ 3.4.2 Вертикальное и горизонтальное перемещение загрязнений

Передвижение загрязнителей в атмосфере «не соблюдает госграниц», т. е. трансгранично. Под трансграничными загрязнениями понимают загрязнения, перенесенные с территории одной страны на площадь другой.

Поступившие из различных источников загрязняющие вещества переносятся в атмосфере упорядоченными воздушными потоками, выпадают на поверхность с атмосферными осадками и вступают в различные химические взаимодействия.

Время, в течение которого в среднем молекула загрязнителя находится в атмосфере, называется временем пребывания. По времени пребывания все загрязнители делят на кратковременные и долговременные. Кратковременные загрязняющие вещества (кислород, окислы азота, ртути и др.) обычно образуют локальные, реже региональные области загрязнения. Долговременные загрязнители (фреоны, оксид углерода и др.) прогрессивно накапливаются в атмосфере. Вертикальные перемещение загрязняющих веществ в атмосфере происходят посредством конвекции, вызванной градиентом температуры.

Горизонтальное распределение загрязняющего вещества зависит от его времени пребывания и от направления и скорости ветра. При средней скорости западных потоков, наблюдаемых в верхней и нижней стратосфере умеренных широт, загрязнители успевают за 10-12 суток обогнуть земной шар. Скорость движения воздуха в меридиональном направлении значительно меньше зональной скорости.

Под действием солнечной радиации находящиеся в атмосфере загрязнители вступают в фотохимические реакции. В этих превращениях участвуют кислород, озон, оксиды азота, серы, углерода. Продукты фотохимических трансформаций, претерпеваемых загрязняющими веществами в окислительной среде атмосферы под действием солнечной радиации, могут оказаться еще более опасными, чем исходные соединения. Особенно опасен фотохимический смог, образующийся в крупных городах вследствие скопления выхлопных газов автотранспорта. В условиях сильной солнечной радиации из них образуется вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности: озон, пероксиацетилнитрат, пероксибензоилнитрат и др.

^ 3.4.3 Последствия загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние, и в результате гомеостатические механизмы не срабатывают.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с вла­гой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных.

Пыль, содержащая диоксид кремния (Si02), вызывает тяжелое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки глаз и легких, участвуют в образовании ядовитых туманов. Если они содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы, то возникает эффект синергизма, т.е. усиление токсичности всей газообразной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода (угарного газа): при остром отравлении воз­можен летальный исход. Благодаря низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он не вызывает массовых отрав­лений, хотя и опасен для страдающих сердечно-сосудисты­ми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны час­тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, за­сорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут сказываться на огромном интервале времени, связаны и с такими незначительными по объему выбросами, как свинец, бенз(а)пирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают сопротивление организма инфекциям и т.д.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода. Тяжелые последствия в организме живых существ вызывает ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог.

Высокие концентрации примесей и их миграция в атмосферном воздухе приводят к образованию более токсичных веществ (смог, кислоты) или к таким явлениям как парниковый эффект и разрушение озонового слоя.

Парниковый эффект и изменения климата. Техногенное загрязнение атмосферы в определенной степени связано с изменениями климата. Причина - увеличение в атмосфере концентрации парниковых газов углекислого газа, метана, озона. Паров воды. Впервые парниковый эффект был замечен в 1896 году шведским химиком Аррениусом. С конца XIX в. и по настоящее время, наблюдается тенденция повышения средней глобальной температуры атмосферы за последние 50 лет она повысилась на 0.6°С. Оно относится к спонтанным вековым колебаниям средней температуры и не может быть всецело приписано антропогенному влиянию, хотя несомненно, что это влияние заметно возрастает. Об этом свидетельствует тот факт, что последнее десятилетие ХХ в. оказалось самым теплым не только в столетии, но и во всем втором тысячелетии. Ведущим фактором глобального потепления считают уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для длинноволнового обратного излучения от поверхности Земли, т.е. усиление парникового эффекта. Парниковый эффект создается наличием в атмосфере паров воды и ряда газов – СО2, СО, СН4, NOх, ХФУ и др., названных парниковыми газами. Техногенная эмиссия парниковых газов в настоящее время уже заметно превышает их выделение болотами и действующими вулканами. На самом деле последствия изменения климата могут иметь катастрофический характер. Глобальное потепление вызовет существенное перераспределение осадков на планете. Создаст угрозу затопления значительных прибрежных территорий.

Содержание СО2 в атмосфере на протяжении последних десятилетий неуклонно увеличивается. Следовательно, буферные системы биосферы и океана не справляются с регулированием равновесия потоков СО2 (в основном из-за быстрого сокращения площади лесов и значительном загрязнении суши и поверхности океана). Техносфера не только вытесняет и замещает биосферу, но и нарушает средорегулирующую функцию биосферы, что еще опаснее. Эта опасность усугубляется тем, что техносфера не может существовать без биосферы, так как в огромной мере пользуется ее средой и ее ресурсами. Таким образом, несмотря на важность глобальных изменений климата, привлекающую всеобщее внимание, главным антропогенным изменением на планете следует признать угнетение экосферы и нарушение биотической регуляции окружающей среды.

Кислотные осадки. По ряду показателей, в первую очередь по массе и распространенности вредных эффектов, атмосферным загрязнителем номер один считают диоксид серы. Он образуется при окислении серы, содержащейся в топливе или в составе сульфидных руд:

S+O2→SO2

Gu2S+O2→2Gu+SO2.

В связи с увеличением мощности высокотемпературных процессов, переводом многих ТЭС на газ и ростом парка автомобилей растут выбросы окислов азота, образующихся при окислении атмосферного азота:

N2+O2→2NO,

2NO+O2→2NO2.

Постоянное поступление в атмосферу больших количеств SO2 и окислов азота, а также хлористого водорода приводит к заметному снижению рН атмосферных осадков. Растворение кислот в атмосферной влаге приводит к образованию кислотного тумана и к выпадению кислотных дождей (норм. (рН) 5.6 – 5.7 снижается до 3.2 – 3.7). Техногенная кислота, помимо прямого негативного действия на растения, животных и микрофлору увеличивает подвижность и вымывание почвенных катионов, вытесняет из карбонатов и органики почвы углекислый газ, закисляет воду рек и озер. Это приводит к неблагоприятным цепным изменением в водных экосистемах. На больших пространствах наблюдается деградация хвойных лесов, беднеет фауна водоемов. Рекордный кислотный дождь выпал в 1979 году в США.

За последние 10 – 15 лет выпадение кислотных осадков в районах их обычных проявлений в Западной Европе заметно уменьшилось в связи с мерами по охране воздушного бассейна.

Нарушение озонового слоя. В 80-х годах ХХ в. появились сообщения о региональных снижениях содержания озона в стратосфере. Особенно заметной стала сезонно пульсирующая «озоновая дыра» над Антарктидой площадью более 10млн. км2,где содержание О3 за 80-е годы уменьшилось почти на 50%.

Большинство специалистов склоняется к мнению о техногенном происхождении резкого увеличения озоновых дыр. Наиболее обоснованно представление, согласно которому главной причиной является попадание в верхние слои атмосферы техногенного хлора и фтора, а также других атомов и радикалов. Занос активных галогенов в верхние слои атмосферы опосредован летучими хлорфторуглеродами (ХФУ) типа фреонов (смешанные фторхлориды, метана и этана, например, фреон-12-дихлордифторметан, CF2CI2) которые, будучи в обычных условиях инертными и нетоксичными, под действием коротковолновых ультрафиолетовых лучей в стратосфере распадаются, разрушая молекулы озона. В последние десятилетия появились и другие, чисто технические пути заноса активных разрушителей озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы высотных сверхзвуковых самолетов, запуски ракет и космических кораблей многоразового использования. Считается, что уменьшение толщины озона на 1% приводит к росту числа заболеваний на 7%.

Смоги. Это явление характерно для определенных мест и метереологических условий и загрязнения воздуха. Выделяют: лондонский (черный), лосанжелеский (белый) и ледяной смоги.

Лондонский смог образуется при влажности воздуха около 100% и температуре – 0ºС, длительной штилевой погоде и высокой концентрации продуктов сгорания твердого и жидкого топлива (SO2, сажа, NO и CO). Наблюдается в осеннее - зимний период и характерен для умеренных широт с влажным морским климатом. Получил свое название после трагедии 1952 года, когда смог наблюдался в течение двух недель. Смертность за этот период увеличилась в 10 раз (4 тысячи жителей Лондона). На Украине подобный смог наблюдается в Мариуполе, Одессе.

Фотохимический смог образуется в ясную солнечную погоду при низкой влажности и температуре выше +30ºС при полном отсутствии ветра и высокой загрязненности воздушного бассейна. Появляется голубоватая дымка или беловатый туман. Источники озонид углерода, ПАН,

На Украине смог такого типа наблюдается в Днепропетровске, Запорожье, Донецке, Ялте.

Ядерная зима – последствие испытания ядерного оружия, лазерных установок с термоядерной заправкой. Это может привести к изменению климата, изменению содержания озона, катастрофическому загрязнению атмосферы, гидросферы и биосферы в целом.

Дальнейшее развитие научно-технического прогресса, промышленности, энергетики, транспорта увеличило загрязнение атмосферы вредными газами, что привело к катастрофическим последствиям массовых заболеваний и гибели людей, животных и растений.
1   ...   8   9   10   11   12   13   14   15   ...   20

Похожие:

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций для студентов заочной формы обучения направления 080201 (Информатика)
Предлагаемый конспект лекций представляет собой пособие по предмету “Теория информации”, который читается в Сумском государственном...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплине «Общая биология»
Конспект лекций по дисциплине «Общая биология» для студентов 1 курса дневной и заочной форм обучения спец. 070800 «Экология и охрана...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций для студентов специальностей 050401, 050402, 050202, 050702
Метрология, стандартизация, сертификация : Конспект лекций для студентов специальностей 050401, 050402, 050202, 050702 / сост. Л....

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по курсу Начертательная геометрия
Конспект лекций по курсу начертательная геометрия (для студентов заочной формы обучения всех специальностей академии). Сост. Лусь...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций Конспект лекций для студентов, обучающихся по направлениям...
И классификация

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по курсу «Организация производства»
Конспект лекций по курсу «Организация производства» (для студентов и слушателей заочной формы обучения фпоизо специальностей 050100...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод»
Конспект лекций по дисциплине «Автоматизированный электропривод» (для студентов 4 курса всех форм обучения специальности 090603 –...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплинам «Информатика и компьютерная техника»
«Электронная таблица Microsoft Excel» ( для студентов 1 курса дневной формы обучения специальностей 050200 «Менеджмент организаций»,...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций по дисциплине «Транспортные средства»
Конспект лекций предназначен для студентов специальностей 100400 «Транспортные системы», 100400 «Организация и регулирование дорожного...

Конспект лекций 2007 Экология. Конспект лекций. Для студентов специальностей 080201 «Информатика» iconКонспект лекций для студентов всех форм обучения специальности «Автоматика...
Конспект лекций рассмотрен и рекомендован к изданию кафедрами «Менеджмента и маркетинга» и «Экономика предприятий» Донижт, протокол...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<