Загрязнение атмосферы - Экология - Скачать бесплатно
Международный Независимый
Эколого-Политологический Университет
Пензенский филиал
Факультет экопсихологии и филологии
Специальность: Филология
Предмет: Экологические проблемы современности
Тема
Загрязнение атмосферы, как одна из важнейших экологических проблем
современности
Реферат
|Выполнила: |Проверил: |
|Студентка |Доцент, кандидат |
|группы Ф-1 |биологических наук |
|Еремышина М.С. |Келина Н.Ю. |
Пенза 2000 г.
План.
I. Введение. Деформация и разрушение экосистемы в XX веке.
II. Загрязнение атмосферы.
а) приземная атмосфера.
III. Состав и расчет выбросов загрязняющих веществ.
а) энергетические установки.
IV. Атмосферный воздух; трансграничное загрязнение.
а) фоновое загрязнение.
б) кислотность атмосферных осадков.
в) источники загрязнения атмосферы.
V. Средства защиты атмосферы.
а) оборудование для очистки выбросов.
б) охрана атмосферного воздуха.
Заключение.
Введение
Стремительный рост численности человечества и его научно-технической
вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Если в недавнем прошлом
вся человеческая деятельность проявлялась отрицательно лишь на
ограниченных, хоть и многочисленных территориях, а сила воздействия была
несравненно меньше мощного круговорота веществ в природе, то теперь
масштабы естественных и антропогенных процессов стали сопоставимыми, а
соотношение между ними продолжает изменяться с ускорением в сторону
возрастания мощности антропогенного влияния на биосферу.
Опасность непредсказуемых изменений в стабильном состоянии биосферы,
к которому исторически приспособлены природные сообщества и виды, включая
самого человека, столь велика при сохранении привычных способов
хозяйствования, что перед нынешними поколениями людей, населяющими Землю,
возникла задача экстренного усовершенствования всех сторон своей жизни в
соответствии с необходимостью сохранения сложившегося круговорота веществ и
энергии в биосфере. Кроме того, повсеместное загрязнение окружающей нас
среды разнообразными веществами, подчас совершенно чуждыми для нормального
существования организма людей, представляет серьезную опасность для нашего
здоровья и благополучия будущих поколений.
Сама жизнь заставляет обновить ранее полученные знания, которых стало
совершенно недостаточно для обеспечения хотя бы повседневного
самосохранения. Да и общечеловеческую задачу переустройства сложившегося
уклада нельзя решить лишь только силами специалистов и облеченных
государственными полномочиями институтов управления общественным развитием.
Требуется широкое просвещение всего населения от мала до велика по
многочисленным и весьма разнообразным вопросам, касающимся
жизнедеятельности человека, устройства природных сообществ и всей биосферы,
особенностей ряда веществ и процессов, а также отдельных технологий, – для
того чтобы все общество было подготовлено к сознательному принятию
радикальных необычных мер организационного, правового и экономического
характера, обеспечивающих глобальную перестройку сложившегося
природопользования и изменения научно-технического направления развития.
Особая роль в этом процессе отводится тем, чья повседневная
профессиональная деятельность включена в гигантский механизм обеспечения
человечества всем необходимым для существования. Поскольку перестройка
хозяйственной деятельности весьма инертный процесс, то большое значение в
нем приобретают усилия миллионов людей на своих рабочих местах и дома,
стремящихся везде, где только возможно, хоть незначительно уменьшить
негативное воздействие устаревших форм хозяйствования на природу. Для этого
надо разбираться в экологии и охране природы, надо понимать, чем
определяется экологическая безопасность.
Сейчас экологическое образование становится обязательной составляющей
всеобщей базовой подготовки. Развитие экологических знаний происходит в
наше время столь быстро, что полученные ранее представления устаревают
несколько раз на протяжении жизни и трудовой деятельности одного поколения.
Требуется регулярное повышение квалификации в этой области, что отражено в
концепции непрерывного экологического образования. Особая ответственность
возлагается на руководителей всех рангов, от которых зависит экологическое
благополучие населения. Статьей 75 Закона РФ «Об охране окружающей
природной среды» (1991) предписана обязанность получения необходимой
экологической подготовки для всех должностных лиц и специалистов, чья
деятельность потенциально может оказать вредное воздействие на окружающую
природную среду и здоровье человека.
Наивно полагать, что переподготовка в области охраны окружающей среды
должна ограничиваться изучением узкопрофессиональных вопросов
совершенствования отдельных технологий. Антропогенное воздействие на
природу столь многофакторно и динамично, что полученные на курсах повышения
квалификации отдельные рекомендации не способны сами по себе предотвратить
наступающий кризис, так как должны быть восприняты творчески с учетом ясных
представлений о смежных областях человеческой деятельности и
закономерностях нормального функционирования биосферы. Практика показала,
что решение одной экологической проблемы может породить несколько новых.
Еще чаще предлагаемая частная модернизация, не учитывая общесистемных
процессов, становится недостаточно эффективной, если не бесполезной или
даже абсурдной.
Поэтому на данном этапе распространения экологических знаний
приоритет получает междисциплинарная подготовка с учетом пробелов в
фундаментальном образовании, включая естественнонаучные вопросы
функционирования и устойчивости экосистем, круговорота веществ в природе,
стабильности биосферы. Причины экологического кризиса не ограничиваются
несовершенством технологии производств в хозяйственной деятельности
человечества, но обусловлены в значительной степени социально-
экономическими процессами, которые невозможно понять без разбора истории
роста численности человечества, истощения ресурсов, конкуренции и
противостояния на свободном рынке, архаичности правовой основы и
управленческих механизмов.
Охрана окружающей среды, как область знаний, также претерпевает
быстрые изменения. Если в 50-е годы преобладали вопросы охраны дикой
природы, затем рационального использования ресурсов и опасности
загрязнения, что отразилось в смене названия на «Охрану окружающей среды»,
то в наше время в основу экологической подготовки помещены вопросы эволюции
форм и интенсивности природопользования в сочетании с анализом роста
народонаселения мира и изучением закономерностей устойчивости биосферы.
Современная экологическая подготовка развивается в сторону прояснения
социальных причин кризиса природопользования и выяснения возможных путей
его преодоления. Поэтому наряду с естественнонаучными вопросами все большее
значение приобретают многообразные аспекты управления развитием общества с
учетом экологического императива.
Когда обсуждают проблемы глобальных изменений окружающей среды, то
обычно начинают с изменений климата, которые представляются в качестве
главных регистрируемых при наблюдениях сдвигах в окружающей среде в
результате антропогенного воздействия. Действительно, в ХХ веке отмечается
повышение среднеглобальной температуры у поверхности планеты, но вызвано ли
это повышение и обусловлены ли его темпы хозяйственной деятельностью
человека?
Прямого доказательства, полученного в результате наблюдений, пока
нет. Климатическая система настолько сложна, что модельные расчеты
изменений климата под воздействием сжигания ископаемого топлива и
антропогенного выброса парниковых газов остаются не более чем возможными
сценариями или предположениями, вероятность реализации которых не превышает
б0 %, поскольку большая достоверность не достигается при использовании
имеющихся моделей. Это дает повод ряду исследователей обосновывать тезис о
незначимости антропогенного фактора для изменений климата со ссылками на
некоторые периоды прошлого, когда подобные среднеглобальные температуры и
темпы их изменения, как предполагают, достигались и были даже выше, а также
на эпизоды голоцена, когда происходили быстрые и заметные колебания
температуры на Земле, например, известный эпизод – ранний дриас. Однако
имеются серьезные основания полагать, что «климатический скачок» раннего
дриаса, обнаруженный на основе интерпретации изотопного состава ледяных
кернов, может иметь совсем не климатическую причину, связанную с
особенностями ледниковых покровов.
К этому можно добавить также вероятность того, что увеличение
концентрации парниковых газов в атмосфере вызывает не столько повышение
среднеглобальной температуры, сколько «раскачку» климата, выведение его из
состояния устойчивости доиндустриального периода с увеличением частоты
экстремальных явлений и региональным перераспределением потоков тепла и
влаги. Последнее положение еще больше увеличивает неопределенность в
проблеме антропогенного изменения климата, и, поэтому, в дальнейшем факт
потепления климата в XX веке здесь не будет использоваться как аргумент в
пользу антропогенных глобальных изменений окружающей среды. К тому же
станет ясно, что изменения климата могут быть только следствием более
грандиозных и очевидных, непосредственно наблюдаемых и прямо связанных с
хозяйственной деятельностью человека, глобальных изменений. Таким же
очевидным следствием хозяйственной деятельности человека служит нарушение
им на поверхности суши естестве экосистем, гигантские изменения, которые
человек произвел на суше, в основном – в самых продуктивных экосистемах.
Критериями для классификации степени нарушенности экосистем были
(Hannah et al., 1994): для ненарушенных территорий – наличие естественных
растительных покровов (естественных экосистем) и очень низкая плотность
населения (менее 10 человек на 1 кв. км и менее 1 человека на 1 кв. км в
пустынях, полупустынях и тундре); для частично нарушенных территорий –
наличие сменяемых или постоянных сельскохозяйственных земель, вторичной, но
естественно восстанавливающейся растительности повышенная плотность
домашнего скота, превышающая возможности пастбищ, другие следы деятельности
человека (например, вырубки леса) и невозможность отнесения к первому и
третьему классам классификации; для нарушенных территорий – наличие
постоянных сельскохозяйственных территорий и городских поселений,
отсутствие естественной растительности, отличие существующей растительности
от естественной растительности, присущей данному региону, проявления
опустынивания и других видов постоянной деградации (Hannah et al., 1994).
На основе этой классификации построена карта нарушений глобальной
экосистемы человеком с разрешением 100 тыс. гектаров.
В наибольшей степени экосистемы разрушены в развитых странах – в
Европе, Северной Америке и Японии. Здесь естественные экосистемы
сохранились на небольших площадях, они представляют собой в основном
небольшие пятна, окруженные со всех сторон нарушенными хозяйственной
деятельностью человека территориями и поэтому подвержены сильному
антропогенному давлению. В развитых странах значительная часть территории
занята сельскохозяйственными землями, населенными пунктами и хозяйственной
инфраструктурой, которые в сумме для большинства развитых стран занимают от
40 до 80% их территории (The environment…, 1992). Остальная часть
территории этих стран представлена, как правило, вторичными или промышленно
выращиваемыми лесами и водными объектами, которые обычно сильно загрязнены,
закислены или эвтрофицированы.
Такое состояние с разрушением экосистем сложилось исторически.
Экосистемы в Западной, Центральной и на юге Восточной Европы были разрушены
еще в средневековье, когда интенсивно развивалось сельское хозяйство при
быстром сведении лесов, вырубавшихся для пополнения сельскохозяйственных
территорий, строительства домов и флота, получения древесного угля для
выплавки железа. Известным примером служит Великобритания: развитие
суконной промышленности требовало все больше шерсти, и пастбища для овец
создавались за счет сведения лесов. Лес шел также на создание флота.
Недаром известно выражение о Великобритании: «овцы съели Англию». С тех пор
Великобритания преимущественно безлесная страна, леса сейчас занимают
только 12 % ее территории, в основном в горах Шотландии.
Промышленная революция сохранила и усугубила процесс разрушения
естественных экосистем в Европе, добавив в этот процесс мощный поток
химических веществ. Это привело к деградации и изменению всего региона –
воздушной, водной, почвенной среды – и оказало сильное давление на
естественные и искусственные ценозы, а также на самого человека. В средние
века и в период промышленной революции в ХVIII и ХIХ веках численность
населения Земли увеличивалась в первую очередь за счет роста населения
Европы, часть которого эмигрировала на другие континенты.
Развивающиеся страны с высокой плотностью населения и высоким уровнем
рождаемости также внесли существенный вклад в разрушение экосистемы и
дестабилизацию окружающей среды.
На суше Земли сформировалось три центра дестабилизации окружающей
среды. В каждом из них сформировалось единое пространство с практически
полностью разрушенными экосистемами площадью в несколько миллионов
квадратных километров. Все они находятся в Северном полушарии.
Североамериканский центр включает в основном США, частично Канаду и
Мексику. Основными биогеографическими провинциями, разрушенными здесь
человеком, являются: восточные леса и прерии, а также горные экосистемы
(Hannah et al., 1994). Общая площадь территории, на которой сохранилось
меньше 10 % площади, занятой естественными экосистемами, превышает 6 млн.
кв. км.
Европейский центр дестабилизации окружающей среды включает Западную,
Центральную и Восточную Европу (в последнюю входят республики бывшего СССР,
в том числе страны Балтии) без Скандинавии и значительную часть Европейской
территории России. Здесь разрушены или антропогенно изменены лесные
экосистемы и степи всех биогеографических провинций, на территориях которых
сохранилось не более 1 – 8 % естественных экосистем (Hannah et al., 1994).
Общая площадь этого центра превышает 7 млн. кв. км.
Азиатский центр включает страны субконтинента Индостан, Цейлон,
Малайзию, Бирму, Индонезию (без о. Суматры), Китай с Тайванем (за
исключением Тибета и пустынь Такла-Макан и Гоби), Японию, Корейский
полуостров, Филиппины. Общая площадь этого центра превышает 7 млн. кв. км.
Здесь сохранилось значительно меньше 5 % естественных экосистем.
Вместе с тем, в Северном полушарии сохранились и достаточно крупные
единые территории с естественными экосистемами, которые можно назвать
центрами стабилизации окружающей среды на суше.
Крупнейшим центром стабилизации является Северный Евроазиатский. Он
включает биогеографические провинции Скандинавии, Севера Европейской части
России, значительную часть Западной Сибири, почти всю Восточную Сибирь и
Дальний Восток за исключением южных районов. Площадь этого центра
составляет примерно 13 млн. кв. км и включает около 9,5 млн. кв. км
восточной евразийской и восточносибирской тайги, а остальную часть занимают
лесотундра, высокоарктическая тундра и арктические пустыни.
Другим центром является Североамериканский, занимающий Канаду и
Аляску. Площадь центра превышает 9 млн. кв. км, из которых около 6,5 млн.
кв. км занимают канадская и юконская тайга, а остальная часть относится к
тундре и лесотундре.
В Южном полушарии также сохранилось два центра стабилизации.
Южноамериканский центр включает Амазонию и прилегающие к ней территории, а
также горные биогеографические провинции. Общая площадь центра приближается
к 10 млн. кв. км, где значительную долю составляют тропические леса. Второй
центр – Австралийский, включает территорию Австралии за исключением
интенсивно освоенных Восточной и Южной частей. Площадь центра превышает 4
млн. кв. км, но почти половину его занимает Центральная пустыня.
Вне суши самым мощным центром стабилизации окружающей среды служит
Мировой океан с его пока сохранившимися естественными экосистемами.
Все перечисленные глобальные изменения на суше нашей планеты
зафиксированы как наземными, так и спутниковыми наблюдениями. Построены
карты этих изменений (Hannah et al., 1994) и отрицать их антропогенный
характер, как это делается в отношении климатических изменений, невозможно.
Эти изменения нельзя не признать драматическими, к тому же с ними связан и
ими обусловлен целый комплекс других изменений, начиная от генетических и
до глобальных биогеохимических.
Загрязнение атмосферы
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей
природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного
слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и
находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.
Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом,
однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы –
самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую
цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную емкость и
играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего
агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и
литосферы.
В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения
биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых
организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах
около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.
Воздух жилищ и рабочих зон имеет важное значение из-за того, что человек
проводит здесь значительную часть времени.
Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и
биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую
среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана
атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной
проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых
странах.
Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи,
расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные
заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список
которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и
их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных
исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между
здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная
положительная связь.
Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу – атмосферные
осадки в виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные
и подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и
вследствие этого их химический состав зависит в основном от состояния
атмосферы.
Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный
покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих
кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов
фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая
чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха
выявлена давно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному
уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные
осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания
горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического
разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные
линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время
реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В
рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных
осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США начали
финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные
дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки
соответствующих природоохранных мер. Выяснилось, что кислотные дожди
оказывают многоплановое воздействие на окружающую среду и являются
результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные агенты
– разбавленные серная и азотная кислоты, образующиеся при реакциях
окисления оксидов серы и азота с участием пероксида водорода.
Процессы и источники загрязнения приземной атмосферы многочисленны и
разнообразны. По происхождению они подразделяются на антропогенные и
природные. Среди антропогенных, к наиболее опасным процессам относятся:
сгорание топлива и мусора, ядерные реакции при получении атомной энергии,
испытаниях ядерного оружия, металлургия и горячая металлообработка,
различные химические производства, в том числе переработка нефти и газа,
угля.
При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение
приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах,
промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных
средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на
угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад
автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-
50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются
катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в
атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие
расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.
Высокая опасность химических и биохимических производств заключается
в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно
токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать
эпидемии среди населения и животных.
Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы –
вулканическая и флюидная активность Земли. Специальными исследованиями
установлено, что поступление загрязняющих веществ с глубинными флюидами в
приземной слой атмосферы имеет место не только в областях современной
вулканической и газо-термальной деятельности, но и в таких стабильных
геологических структурах, как Русская платформа. Крупные извержения
вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о
чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные
(извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено
тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные
количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с
высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному
шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных
вулканических извержений достигает нескольких лет. В ряде случаев из-за
наличия в воздухе большой массы рассеянных тонкодисперсных твердых
аэрозолей здания, деревья и другие предметы на поверхности Земли не давали
тени. Необходимо отметить, что в снеговых выпадениях многих районов
Европейской России эколого-геохимическим картированием выявлены аномально
высокие концентрации фтора, лития, сурьмы, мышьяка, ртути, кадмия и других
тяжелых металлов, которые приурочены к узлам сочленения активных глубинных
разломов и имеют, вероятно, природное происхождение. В случае сурьмы,
фтора, кадмия, такие аномалии имеют значительный размер.
Малоизученным, но важным в экологическом отношении природным
процессом глобального масштаба являются фотохимические реакции в атмосфере
и на поверхности Земли. Особенно это касается сильно загрязненной приземной
атмосферы мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которых
часто наблюдаются смоги.
Следует учитывать воздействие на атмосферу космических тел в виде
комет, метеоритов, болидов и астероидов. Тунгусское событие 1908 года
показывает, что оно может быть интенсивным и иметь глобальный масштаб.
Природные загрязнители приземной атмосферы представлены главным
образом оксидами азота, серы, углерода, метаном и другими углеводородами,
радоном, радиоактивными элементами и тяжелыми металлами в газообразной и
аэрозольной формах. Твердые аэрозоли выбрасываются в атмосферу не только
обычными, но и грязевыми вулканами.
Специальными исследованиями установлено, что интенсивность
аэрозольных потоков грязевых вулканов Керченского полуострова не уступает
таковой «спящих» вулканов Камчатки. Результатом современной флюидной
активности Земли могут быть сложные соединения типа предельных и
непредельных полициклических ароматических углеводородов, сульфида
карбонила, формальдегида, фенолов, цианидов, аминов. Метан и его гомологи
зафиксированы в снеговом
|
