Как сохранить атмосферу от загрязнений. Как защитить воздух от загрязнения? Рекомендации экологов

Главные маршрута снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы следующие: разработка и внедрение очистных фильтров, использование экологически надежных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.

Очистные фильтры являются главным путем борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется способом пропускания их посредством разнообразные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.), воду и химически активные жидкости. Все они предназначены для улавливания пыли, паров и газов.

Эффективность вакантной должности очистных сооружений различна и зависит как от физико-химических свойств загрязнителей, скажем и от совершенства применяемых путей и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, средней очистке -- до 95 -- 98% и тонкой -- 99% и ранее.

Очистка промышленных отходов не лишь предохраняет атмосферу от загрязнений, хотя и дает дополнительное сырье и при- были предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Магнитогорского комбината обеспечивает санитарную очистку и по- лучение дополнительно большинства тысяч тонн дешевой серной кислоты. На Ангарском цементном заводе очистными сооружения- ми улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами одного алюминиевого завода -- 98% выше терявшегося фтора, что дает 300 тыс. долларов выручки в год.

Решить проблему покровительства атмосферы лишь при помощи очистных сооружений невозможно. Нужно использование комплекса мероприятий, и прежде в целом внедрение безотходных технологий.

Безотходная технология эффективна в том случае, в случае если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются новыми звеньями. Цикличное безотходное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, -- это будущее промышленности, отличный метод сохранения чистоты окружающей среды.

Всего на всего из средств предохранения атмосферы от загрязнения-- переход на употребление свежих экологически надежных источников энергии. Так например, строительство станций, использующих энергию приливов и отливов, употребление гелиоустановок и ветряных двигателей. В 1980-е гг. перспективным источником энергии считались атомные электростанции (АЭС). После Чернобыльской катастрофы объем сторонников более широкого употребления атомной энергии уменьшилось. Данная авария показала, что атомные источники энергии требуют повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик А.Л.Яншин, а именно, считает газ, которого в России в перспективе возможно добывать около 300 трлн мз/год.

В качестве частных решений охраны воздуха от выхлопных га- зов автомобилей возможно указать на установку фильтров и дожигающих устройств, замену добавок, содержащих свинец, организацию движения транспорта, которая уменьшит и исключит постоянную смену режимов вакантного места двигателей (дорожные развязки, 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 автомобилей предлагается за- мена бензина свежими видами горючего, к примеру смесью разнообразных 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 частиц пыли и до 60% диоксида серы. Следовательно в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз менее, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в немалой мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей. Для поддержания чистоты воздуха огромное значение вмещает панировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной зоной, состоя- щей из зеленых насаждений. Нужно учитывать направление главных ветров (розу ветров), рельеф местности и наличие водоемов, располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны лучше размещать вдали от жилых кварталов либо за пределами города.

Правовая защита атмосферы -- реализация конституционных прав населения и норм в экологической сфере привела к существенному расширению базы законодательного регулирования в места защиты атмосферного воздуха. Главными законодательными и другими нормативными правовыми актами, регламентирующими вопросы природоохранной деятельности, служат следующие.

Воздушный кодекс Российской Федерации (19 марта 1997 г.). 3 нем особые требования предъявляются к состоянию полетной техники, регулированию вакансии двигателей для снижения загрязнения атмосферы.

Федеральный закон «Об уничтожении химического оружия»» (2 мая 1997 г.) устанавливает правовые основы проведения комплекса работ по залогу покровительства окружающей среды.

Уголовный кодекс (январь 1997 г.) содержит ряд статей, касающихся атомной промышленности, имеет определение «экологические преступления».

Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» (9 января 1996г.). В целях его реализации Правительством РФ был принят ряд постановлений, которые касаются права размещения радиоактивных веществ и радиоактивных отходов, их хранения и перевозки.

Федеральный закон «Об употреблении атомной энергии» (21 ноября 1995 г.; в феврале 1997 г. были внесены изменения и дополнения).

В Госкомэкологии России рассмотрено и утверждено немного нормативно-правовых документов, касающихся покровительства атмосферы, в частности по методике расчета выбросов в атмосфера загрязняющих веществ.

ГОСТ (1986) «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и способы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин».

1. Основные способы защиты атмосферы от промышленных загрязнений.
Защита окружающей среды - это комплексная проблема, требующая усилий учёных и инженеров многих специальностей. Наиболее активной формой защиты окружающей среды яв-ляется:
1. Создание безотходных и малоотходных технологий;
2. Совершенствование технологических процессов и разработка нового оборудования с меньшим уровнем выбросов примесей и отходов в окружающую среду;
3. Экологическая экспертиза всех видов производств и промышленной продукции;
4. Замена токсичных отходов на нетоксичные;
5. Замена неутилизируемых отходов на утилизированные;
6. Широкое применение дополнительных методов и средств защиты окружающей сре-ды.
В качестве дополнительных средств защиты окружающей среды применяют:
1) аппараты и системы для очистки газовых выбросов от примесей;
2) вынесение промышленных предприятий из крупных городов в малонаселённые рай-оны с непригодными и малопригодными для сельского хозяйства землями;
3) оптимальное расположение промышленных предприятий с учётом топографии мест-ности и розы ветров;
4) установление санитарно-защитных зон вокруг промышленных предприятий;
5) рациональную планировку городской застройки обеспечивающую оптимальные ус-ловия для человека и растений;
6) организацию движения транспорта с целью уменьшения выброса токсичных веществ в зонах жилой застройки;
7) организацию контроля за качеством окружающей среды.
Площадки для строительства промышленных предприятий и жилых массивов должны выбираться с учётом аэроклиматической характеристики и рельефа местности.
Промышленный объект должен быть расположен на ровном возвышенном месте, хоро-шо продуваемом ветрами.
Площадка жилой застройки не должна быть выше площадки предприятия, в противном случае преимущество высоких труб для рассеивания промышленных выбросов практически сводится на нет.
Взаимное расположение предприятий и населённых пунктов определяется по средней розе ветров тёплого периода года. Промышленные объекты, являющиеся источниками выбросов вредных веществ в атмосферу, располагаются за чертой населённых пунктов и с подветренной стороны от жилых массивов.......

^ Способы очистки газовых выбросов в атмосферу

Адсорбционный - вредные примеси улавливают с помощью поглотителей, в качестве которых используют активированный уголь (как в противогазе), известняк, а также поглощающие жидкости - щелочные растворы аммиака и извести. Недостатки - необходимость установки громоздкого оборудования и периодической очистки поглощающей жидкости.
Окислительный способ заключается в выжигании вредных горючих примесей до углекислого газа и воды; правда, здесь возникает проблема выбросов излишних объемов углекислого газа.
Каталитический - пропускание выбрасываемой газовой смеси через твердые катализаторы, в качестве которых чаще всего используют металлические сетки (например, из платины или ванадия) или оксиды металлов (цинка, алюминия, марганца и т.д.). Напомним, что катализаторы - это вещества, ускоряющие химические реакции, но сами в них не расходующиеся.
Иногда бывает целесообразно использовать сочетание перечисленных выше методов (например, применяют адсорбционноокислительный метод или каталитическое окисление).
Пока речь шла об очистке промышленных газовых выбросов. Основной вклад в такое загрязнение воздуха вносят предприятия черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, строительной индустрии, целлюлозно-бумажной промышленности и энергетики, а также бытовые котельные.
Однако в крупных городах главным источником загрязнения воздуха является все-таки не промышленность, а автотранспорт. Сейчас на Земле постоянно функционирует около миллиарда автомобилей. Отработанные автомобильные выбросы содержат соединения свинца, кадмия, цинка, марганца, меди, хрома, кобальта, олова. Даже у совершенно здоровых людей загрязненный воздух вызывает усталость, плохой сон, кашель, головную боль. По данным медиков, в домах, стоящих рядом с крупными автомагистралями (до 10 м), жители заболевают раком в 3-4 раза чаще, чем в домах, расположенных хотя бы в 50 м от дороги. Автотранспорт также отравляет водоемы, почву и растения. Как получить экологически чистый автомобиль? Еще более 20 лет назад возникла идея ликвидировать вредные выхлопы еще до выброса их в атмосферу, для чего на пути отработавших газов стали устанавливать каталитические нейтрализаторы, окисляющие несгоревшие углеводороды и угарный газ до углекислого газа и восстанавливающие оксиды азота до азота и кислорода. В качестве катализаторов используют благородные металлы: платину, палладий и родий. Катализатор наносят на инертную подложку из гофрированной фольги или керамики. Кроме катализаторов, выхлопные газы проходят через фильтры из пенокерамики и пенометалла.
Каталитические нейтрализаторы выпускают двух видов: окислительные и бифункциональные. Первые уменьшают выбросы оксидов углерода и углеводородов на 80-90%, в них осуществляется дожигание продуктов неполного сгорания с помощью нагнетателей, пульсаров или эжекторов. Вторые снижают количество выбрасываемых оксидов углерода, углеводородов и оксидов азота на 70-80%, в них происходит, с одной стороны, восстановление оксидов азота до азота и кислорода, с другой - окисление оксидов углерода и углеводородов до углекислого газа и воды. Чтобы эти процессы протекали эффективно и синхронно, состав горючей смеси необходимо поддерживать в очень узких пределах, для чего используют специальный датчик - зонд.
В выхлопных газах дизельных двигателей концентрация оксидов углерода и углеводородов значительно ниже, чем у двигателей с искровым зажиганием, но в больших количествах образуется сажа и оксиды азота. Поэтому на дизельных двигателях устанавливают не только окислительные нейтрализаторы, но и сажевые фильтры.
Описанные выше катализаторы и фильтры устанавливают на автомобилях иностранного производства. Разумеется, такие шаги значительно повышают стоимость машин, поэтому цена иномарок в несколько раз превышает стоимость отечественных. Но жесткие экологические требования, введенные в европейских странах, вынуждают производителей идти на эти затраты, поскольку в результате повышается эффективность сохранения чистоты атмосферного воздуха.
Однако любой катализатор не вечен: через определенное время (как правило, 7 лет) его эффективность снижается, и тогда хозяин автомобиля вынужден платить налог за загрязнение воздуха. Именно в этот момент европейский или японский владелец машины и стремится продать ее. Куда? Ну, конечно, в Россию, где присутствует автомобильный дефицит, а автовладельцы не платят налог за загрязнение! Наши отечественные машины пока не оснащают катализаторами и фильтрами, а многочисленные иномарки на наших дорогах, как правило, подержанные, выпущены 7 и более лет назад. Результатом этого является катастрофически грязный воздух в наших городах, что приводит, как мы уже говорили, к повышенному уровню заболеваемости населения.
Каковы же перспективы? Одна из ближайших и реальных - переход от бензинового топлива к газовому. Газ считается экологически более чистым видом топлива по сравнению с нефтяными фракциями, поскольку он лучше выгорает и не дает токсичных выбросов, а только углекислый газ и воду.
Другой выход - оснащение автомобилей дизельными двигателями, дающих экономию горючего в 20-30%; кроме того, в их выбросах практически отсутствует угарный газ и нет соединений свинца. Однако машины с дизельными двигателями необходимо оборудовать еще и сажевыми фильтрами.
В качестве возможного заменителя природного газа, бензина и дизельного топлива часто называют водород, получаемый из воды. При сжигании водород снова превращается в воду. Опытные образцы автомобилей дали хорошие результаты, однако об их повсеместном использовании говорить пока рано: водород очень взрывоопасен, еще не решены технические вопросы методики заправки водородного двигателя и хранения такого топлива внутри автомобиля.
Наконец, одной из реальных перспектив является электромобиль. Пока все варианты этого средства передвижения сильно проигрывают автомобилю: они дают существенно более низкие скорости, довольно тяжелы из-за массивных аккумуляторов, требуют частой подзарядки. Но эти проблемы - чисто технические и вполне решаемы в будущем.
Весьма перспективными для городов, особенно на окраинах, являются и другие транспортные средства на электрической тяге, в частности, скоростные трамваи, пересекающиеся с городскими магистралями на разных уровнях. Строительство для такого трамвая пути, протяженностью в километр, обходится примерно в 10 раз дешевле строительства аналогичного участка линии метрополитена.

В настоящее время для защиты атмосферы от материальных загрязнений широко применяют организационно-технические методы защиты и почти забывают о технологических методах. Последние радикально уменьшают загрязнения атмосферы, но для этого следует создавать экологически чистые технологии, топливо, производственные, энергетические и транспортные установки, а также безотходные производства. Процесс их создания и внедрения требует много времени, сил и средств (детально см. раздел 4).

Организационно-технические методы защиты атмосфер сокращают промвыбросы в атмосферу, но не так кардинально. Основными из них являются рассредоточение и локализация ИЗА, а также очистка выбросов этих источников.

Рассредоточение И3А осуществляется на стадии проектирования новых и реконструкции действующих территориальных производственных комплексов, промпредприятий, цехов и крупных производственных установок, а также новых и развития действующих городов и населенных пунктов. При размещении производственных объектов исходят из обеспечения соблюдения нормативов (ПДК, ОБУВ, ПДВ, ВСВ) вредных воздействий на атмосферный воздух, а при планировании размещения и развития городов и населенных пунктов учитывают состояние, прогноз изменения ближайшей зоны и задачи по охране атмосферного воздуха от 3В. Поэтому строительство новых и реконструкция действующих объектов промышленного и гражданского назначения согласовываются с местным органом Госкомэкологии РФ. Последний требует в соответствии с действующими НТД по ОН детальной экологической проработки в направлении атмосфероохранности этих объектов, т.е. выполнить экологическую госэкспертизу объекта (детально см. подраздел 6.2). При этом обязательно учитывается фон загрязнения района или региона, природно-климатические и атмосферные условия, рельеф местности и условия ее проветривания и т.д.

Чтобы концентрации 3В в приземном слое атмосферы не превышали МР ПДК, пылегазовые выбросы ИЗА чаще всего подвергают рассеиванию через высокие (от 40 до 520 м) трубы. В этом случае загрязнения достигнут приземного слоя на значительном расстоянии от трубы, когда они успевают рассеяться в атмосфере (ее верхних слоях) до ПДК. Конечно, это не лучший способ защиты атмосферы, так как он рассчитан на естественную самоочищающую способность биосферы. При этом уровень загрязнения воздуха вблизи предприятия и населенного пункта или города (как в г. Тверь от АО "Химволокно") снижается, т.е. в локальном, а не глобальном масштабе. Эти загрязнения аккумулируются в атмосфере, преобразуются под воздействием солнечной радиации и рано или поздно опускаются в приземный слой, на земную поверхность в виде смога и кислотного дождя. Более подробно о многих аспектах рассеивания выбросов в атмосфере см. в подразделе 5.1.6.

Преимущества высоких труб для рассеивания промвыбросов в атмосфере практически сводятся на нет при расположении площадки жилой застройки выше площадки предприятия. Большую роль в загрязнении приземного слоя играют низкие (до 10 м) выбросы вентиляции и ряда технологических установок. Чтобы этого избегать, прибегают к применению различных планировочных мероприятий, которые зависят от рельефа местности, господствующих ветров, мощности предприятия и т.п. Например, при спокойном рельефе местности предприятие следует располагать на ровном возвышенном месте, хорошо продуваемом ветрами. При этом его лучше размещать в промзоне (за чертой населенного пункта, города) и с подветренной стороны от жилых массивов, чтобы выбросы не объединялись и уносились в сторону от селитебной (жилой) зоны. При строительстве предприятия в долине не следует располагать его на одной линии (по господствующим ветрам) с населенным пунктом. Его надо располагать на более высоких отметках или на склонах долины. Взаимное расположение предприятий и населенных пунктов определяется по розе ветров теплого периода года.

Расстояние между зданиями и сооружениями регламентируется, чтобы не накапливались 3В между ними. При удалении 3В из зданий через аэрационные фонари расстояние должно быть больше восьми высот впереди стоящего здания, если оно широкое, и больше десяти высот, если оно узкое. Кроме того, цеха или объекты, выделявшие наибольшее количество 3В, следует размещать на краю промплощадки со стороны, противоположной жилому массиву.

Санитарные правила по охране атмосферного воздуха населенных пунктов требуют отделять предприятия от жилой застройки санитарно-защитной зоной (СЗЗ). Размеры СЗЗ устанавливаются в зависимости от мощности предприятия, условий осуществления технологического процесса, характера и количества выделяющих в ОПС вредных и пахнущих веществ, создаваемого шума, вибраций и других энергетических загрязнений. Все предприятия подразделены на пять классов вредности с соответствующей шириной СЗЗ: I класс - 1000 м; II - 500; III - 300; IV - 100 и V - 50 м. В частности, химические предприятия относят к I или II классу, а машиностроительные предприятия - к IV или V. В СЗЗ разрешается размещать пожарное депо, гаражи, склады, административные здания и т.п., имеющие более низкий класс вредности, чем основное производство.

Территории СЗЗ следует благоустроить и озеленить газоустойчивыми породами деревьев и кустарников, что увеличит ее защитные свойства. Со стороны селитебной зоны полоса древесно-кустарниковых насаждений должна быть шириной не менее 50 м, а при ширине СЗЗ до 100 м - не менее 20 м.

Локализации ИЗА применяют для изоляции и герметизации наиболее загрязняющих источников. Для этого их заключают в боксы, камеры, кожухи и т.п., из которых затем ведут отсос ЗВ. Чаще всего этот метод применяется в местах окраски изделий распылением, на участках гальванизации, в пневмотранспорте, на виброгрохотах, дробилках, конвейерах и т.д. Как изоляция, так и герметизация ИЗА-достаточно сложные и дорогостоящие инженерные решения, особенно на действующих источниках. Эти недостатки можно частично снизить, если методы изоляции и герметизации ИЗА решать в процессе изыскания и проектирования техники и технологии.

Очистка выбросов ИЗА и является наиболее распространенным атмосфероохранным методом защиты ОПС. Она представляет собой отделение от загрязненного воздуха пыли и газа. Часто их получают как вторичные отходы в чистом или концентрированном виде, токсичном, менее вредном или даже в безвредном состоянии. Накопление этих отходов создает проблемы хранения и утилизации их в стране. Поэтому следует еще решать вопрос использования отходов в сопутствующих технологических процессах, а не создавать загрязнители другого качества - твердые отходы.

Все процессы очистки выбросов энергоемки и требуют соответствующих устройств для очистки от того или иного загрязнителя. Современные промвыбросы состоят на 90% из газообразных веществ и на 10% - из аэрозолей. Они подвергаются очистке вначале от пыли, а затем от газов. В первом случае применяют пылеулавливающие устройства, а во втором - довольно сложные газоулавливающие установки, в которых использованы соответствующие методы очистки (см. подраздел 5.1.7).

Для защиты городской атмосферы от загрязнений автотранспорта также применяют градостроительные мероприятия, обеспечивающие снижение концентраций выхлопных газов в зоне пребывания человека. К ним относят: 1) специальные приемы застройки и озеленения автомагистралей; 2) размещение жилой застройки по принципу зонирования; 3) сооружение транспортных развязок на разных уровнях (эстакад и подземных тоннелей), магистралей-дублеров, кольцевых дорог и подземных автостоянок и гаражей; 4) внедрение АСУ дорожным движением в крупном городе, снижавшей до минимума задержки транспорта на перекрестках. Сейчас принцип зонирования реализуется так: в первом эшелоне (от магистрали) размещается здания пониженной этажности, затем - дома повышенной этажности и в глубине застройки - детские и лечебно-оздоровительные учреждения. Тротуары, жилые, торговые и общественные здания изолируются от проезжающей части улиц с напряженным движением многорядными (3-4 ряда и более) древесно-кустарниковыми посадками.

Более конкретная реализация технологических и организационно-технических методов защиты атмосферы рассматривается в дисциплинах "Строительная экология", "Инженерная экология" и др.

Защита атмосферы

В целях защиты атмосферы от загрязнения применяют следующие экозащитные мероприятия:

– экологизация технологических процессов;

– очистка газовых выбросов от вредных примесей;

– рассеивание газовых выбросов в атмосфере;

– соблюдение нормативов допустимых выбросов вредных веществ;

– устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения и др.

Экологизация технологических процессов – это в первую очередь создание замкнутых технологических циклов, безотходных и малоотходных технологий, исключающих попадание в атмосферу вредных загрязняющих веществ. Кроме того необходима предварительная очистка топлива или замена его более экологичными видами, применение гидрообеспыливания, рециркуляция газов, перевод различных агрегатов на электроэнергию и др.

Актуальнейшая задача современности – снижение загрязнения атмосферного воздуха отработанными газами автомобилей. В настоящее время ведется активный поиск альтернативного, более «экологически чистого» топлива, чем бензин. Продолжаются разработки двигателей автомобилей, работающих на электроэнергии, солнечной энергии, спирте, водороде и др.

Очистка газовых выбросов от вредных примесей. Нынешний уровень технологий не позволяет добиться полного предотвращения поступления вредных примесей в атмосферу с газовыми выбросами. Поэтому повсеместно используются различные методы очистки отходящих газов от аэрозолей (пыли) и токсичных газо- и парообразных примесей (NО, NО2, SO2, SO3 и др.).

Для очистки выбросов от аэрозолей применяют различные типы устройств в зависимости от степени запыленности воздуха, размеров твердых частиц и требуемого уровня очистки: сухие пылеуловители (циклоны, пылеосадительные камеры), мокрые пылеуловители (скрубберы и др.), фильтры, электрофильтры (каталитические, абсорбционные, адсорбционные) и другие методы для очистки газов от токсичных газо- и парообразных примесей.

Рассеивание газовых примесей в атмосфере – это снижение их опасных концентраций до уровня соответствующего ПДК путем рассеивания пылегазовых выбросов с помощью высоких дымовых труб. Чем выше труба, тем больше ее рассеивающий эффект. К сожалению, этот метод позволяет снизить локальное загрязнение, но при этом проявляется региональное.

Устройство санитарно-защитных зон и архитекгурно-планировочные мероприятия.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина этих зон составляет от 50 до 1000 м в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделяемых в атмосферу веществ. При этом граждане, чье жилище оказалось в пределах СЗЗ, защищая свое конституционное право на благоприятную среду, могут требовать либо прекращения экологически опасной деятельности предприятия, либо переселения за счет предприятия за пределы СЗЗ.

Воздух – природная смесь газов

При слове «воздух» большинству из нас невольно приходит на ум, быть может, несколько наивное сопоставление: воздух – это то, чем дышат. Действительно, в этимологическом словаре русского языка указывается, что слово «воздух» заимствовано из церковно-славянского языка: «воздыхать». С точки зрения биологической, воздух, следовательно, является средой для поддержания жизни за счет кислорода. В составе воздуха могло бы и не быть кислорода – жизнь все равно развивалась бы в анаэробных формах. Но полное отсутствие воздуха, по-видимому, исключает, возможность существования каких бы то ни было организмов.

Для физиков воздух – прежде всего земная атмосфера и газовая оболочка, окружающая землю.

А что же представляет сам воздух с точки зрения химии?

Много сил, труда и терпения потребовалось ученым, чтобы раскрыть эту загадку природы, что воздух – не самостоятельное вещество, как считалось еще более 200 лет тому назад, а представляет сложную смесь газов. Впервые высказался о сложном составе воздуха ученый – художник Леонардо да Винчи (XV век).

Около 4 миллиардов лет назад атмосфера Земли состояла в основном из углекислого газа. Постепенно он растворялся в воде, реагировал с горными породами, образуя карбонаты и гидрокарбонаты кальция и магния. С появлением зеленых растений этот процесс стал протекать гораздо быстрее. К моменту появления человека углекислый газ, так необходимый растениям уже стал дефицитом. Его концентрация в воздухе до начала промышленной революции составляла всего 0,029%. В течение 1,5 млд лет содержание кислорода постепенно увеличивалось.

Химический состав воздуха

Составные части
Составные части	По объёму	По массе
Азот (N 2)	78,09	75,50
Кислород (О 2)	20,95	23,10
Благородные газы (He , Ne , Ar , Kr , Xe , Rn , в основном аргон)	0,94
Оксид углерода (IV ) – углекислый газ	0,03	0,046

Впервые установил количественный состав воздухафранцузский ученый Антуан Лоран Лавуазье. По результатам своего известного 12-дневного опыта он сделал вывод, что весь воздух в целом состоит из кислорода, пригодного для дыхания и горения, и азота, неживого газа, в пропорциях 1/5 и 4/5 объема соответственно. Он нагревал металлическую ртуть в реторте на жаровне в течение 12 суток. Конец реторты был подведён под колокол, поставленный в сосуд с ртутью. В результате уровень ртути в колоколе поднялся примерно на 1/5. На поверхности ртути в реторте образовалось вещество оранжевого цвета – оксид ртути. Оставшийся под колоколом газ был непригоден для дыхания. Ученый предложил «жизненный воздух» переименовать в «кислород», поскольку при сгорании в кислороде большинство веществ превращается в кислоты, а «удушливый воздух» – в «азот», т.к. он не поддерживает жизнь, вредит жизни.

Опыт Лавуазье

Качественный состав воздуха можно доказать следующим опытом

Основным из составляющих воздуха для нас является кислород, его в воздухе 21% по объему. Разбавлен кислород большим количеством азота – 78% от объема воздуха и сравнительно маленьким объёмом благородных инертных газов – их около 1%. Входят в состав воздуха также переменные составляющие – оксид углерода (IV) или углекислый газ и водяной пар, количество которых зависит от различных причин. Эти вещества попадают в атмосферу естественным путем. При извержении вулканов в атмосферу попадают сернистый газ, сероводород и элементарная сера. Пылевые бури способствуют появлению в воздухе пыли. Оксиды азота попадают в атмосферу и при грозовых электрических разрядах, во время которых азот и кислород воздуха реагируют друг с другом, или в результате деятельности почвенных бактерий, способных высвобождать оксиды азота из нитратов; способствуют этому и лесные пожары и горение торфяников. Процессы разрушения органических веществ сопровождаются образованием различных газообразных соединений серы. Вода в составе воздуха определяет его влажность. У остальных веществ роль отрицательная: они загрязняют атмосферу. Например, углекислого газа много в воздухе городов, лишенных зелени, водяного пара – над поверхностью океанов и морей. В воздухе содержится небольшое количество оксида серы (IV) или сернистого газа, аммиака, метана, оксида азота (I) или закиси азота, водорода. Особенно насыщен ими воздух вблизи промышленных предприятий, газо-нефтяных месторождений или вулканов. В верхних слоях атмосферы существует еще один газ – озон. Летает в воздухе и разнообразная пыль, которую мы можем легко заметить, глядя сбоку на тонкий луч света, попадающий из-за шторы в затемненную комнату.

Постоянные составляющие газы воздуха:

· Кислород

· Азот

· Инертные газы

Переменные составляющие газы воздуха:

· Оксид углерода (IV)

· Озон

· Другие

Вывод.

1. Воздух – природная смесь газообразных веществ, в которой каждое вещество имеет и сохраняет свои физические и химические свойства, поэтому воздух можно разделить.

2. Воздух – это бесцветный газообразный раствор, плотность – 1,293г/л, при температур -190 0 С он переходит в жидкое состояние. Жидкий воздух представляет голубоватую жидкость.

3. Живые организмы тесно связаны с веществами воздуха, которые оказывают определенное воздействие на них. И в то же время живые организмы влияют на него, так как выполняют определенные функции: окислительно-восстановительную – окисляют, например углеводы до углекислого газа и восстанавливают его до углеводов; газовую – поглощают и выделяют газы.

Таким образом, живые организмы создали в прошлом и поддерживают миллионы лет атмосферу нашей планеты.

Загрязнение атмосферы - привнесение в атмосферный воздух новых нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ или изменение естественной среднемноголетней концентрации этих веществ в нём.

В процессе фотосинтеза из атмосферы удаляется углекислый газ, а в процессах дыхания и гниения возвращается. Установившееся в ходе эволюции планеты равновесие между этими двумя газами стало нарушаться, особенно во второй половине XX в., когда стало усиливаться влияние человека на природу. Пока природа справляется с нарушениями этого равновесия благодаря воде океана и его водорослям. Но надолго ли хватит сил у природы?

Схема. Загрязнение атмосферы

Основные загрязнители атмосферного воздуха в России

Количество машин непрерывно растет, особенно в крупных городах, соответственно, растет выброс в воздух вредных веществ. «На совести» автомобилей 60% выбросов вредных веществ в городе!
Предприятия теплоэнергетики России выбрасывают в атмосферу до 30% загрязнителей, а еще 30% – вклад промышленности (черная и цветная металлургия, нефтедобыча и нефтепереработка, химическая промышленность и производство строительных материалов). Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым (31–41% ), он мало изменяется с течением времени (59–69% ). В настоящее время глобальный характер приобрела проблема антропогенного загрязненияатмосферы. Какие же вещества-загрязнители, опасные для всего живого, попадают в атмосферу? Это кадмий, свинец, ртуть, мышьяк, медь, сажа, меркаптаны, фенол, хлор, серная и азотная кислоты и другие вещества. Некоторые из названных веществ мы будем изучать в дальнейшем, узнаем их физические и химические свойства и поговорим о таящейся в них разрушительной силе для нашего здоровья.

Масштабы экологического загрязнения планеты, России

В каких странах мира воздух наиболее загрязнен выхлопными газами транспорта?
Наибольшая опасность загрязнения атмосферы выхлопными газами угрожает странам с мощным автопарком. Например, в США на автотранспорт приходится примерно 1/2 всех вредных выбросов в атмосферу (до 50 млн т ежегодно). Автопарк Западной Европы ежегодно выбрасывает в воздух до 70 млн т вредных веществ, причем в Германии, например, 30 млн автомобилей дают 70% общего объема вредных выбросов. В России положение усугубляется тем, что автомашины, находящиеся в эксплуатации, соответствуют экологическим нормам только на 14,5%.
Загрязняет атмосферу и воздушный транспорт шлейфами выхлопов от многих тысяч самолетов. Согласно экспертным оценкам, в результате деятельности мирового автопарка (а это около 500 млн двигателей) в атмосферу ежегодно поступает одного только углекислого газа 4,5 млрд т.
Чем же опасны эти загрязнители? Тяжелые металлы – свинец, кадмий, ртуть – оказывают вредное влияние на нервную систему человека, угарный газ – на состав крови; сернистый газ, взаимодействуя с водой дождей и снегов, превращается в кислоту и вызывает кислотные дожди. Каковы же масштабы этих загрязнений? Главные регионы распространения кислотных дождей – США, Западная Европа, Россия. В последнее время к ним следует отнести и промышленные районы Японии, Китая, Бразилии, Индии. С распространением кислотных осадков связано понятие трансграничности – расстояние между районами их образования и районами выпадения может составлять сотни и даже тысячи километров. Например, главный «виновник» кислотных дождей на юге Скандинавии – промышленные районы Великобритании, Бельгии, Нидерландов и Германии. В канадские провинции Онтарио и Квебек кислотные дожди переносятся из соседних районов США. На территорию России эти осадки переносятся из Европы западными ветрами.
Неблагополучная экологическая ситуация сложилась на северо-востоке Китая, в тихоокеанском поясе Японии, в городах Мехико, Сан-Паулу, Буэнос-Айрес. В России в 1993 г. в 231 городе с общим населением 64 млн.человек содержание вредных веществ в воздухе превышало нормы. В 86 городах 40 млн. человек проживают в условиях, когда загрязнения превышают нормы в 10 раз. Среди этих городов Брянск, Череповец, Саратов, Уфа, Челябинск, Омск, Новосибирск, Кемерово, Новокузнецк, Норильск, Ростов. По количеству вредных выбросов первое место в России занимает Уральский регион. Так, в Свердловской области состояние атмосферы не отвечает нормам на 20 территориях, где проживает 60% населения. В г. Карабаше Челябинской области медеплавильный завод ежегодно выбрасывает в атмосферу по 9 т вредных соединений на каждого жителя. Частота заболеваний раком здесь составляет 338 случаев на 10 тыс. жителей.
Тревожная ситуация сложилась также в Поволжье, на юге Западной Сибири, в Центральной России. В Ульяновске больше, чем в среднем по России, люди страдают заболеваниями верхних дыхательных путей. Заболеваемость раком легких с 1970 г. выросла в 20 раз, в городе зарегистрирован один из самых высоких уровней детской смертности в России.
В г. Дзержинске на ограниченной территории сосредоточено большое количество химических предприятий. За последние 8 лет здесь произошло 60 выбросов сильнодействующих ядовитых веществ в атмосферу, приводивших к чрезвычайным ситуациям, в ряде случаев повлекших за собой гибель людей. В Поволжье до 300 тыс. т сажи, золы, копоти, оксидов углерода обрушиваются на жителей городов ежегодно. Москва занимает 15-е место среди городов России по суммарному уровню загрязнения атмосферного воздуха.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

Если рассматривать экологические проблемы, то одной из самых актуальных является загрязнение воздуха. Экологи бьют тревогу и призывают человечество пересмотреть своё отношение к жизни и потреблению природных ресурсов, ведь только защита от загрязнения воздушной среды позволит улучшить ситуацию и предотвратить серьёзные последствия. Выясните, как решить столь острый вопрос, повлиять на экологическую обстановку и сохранить атмосферу.

Природные источники засорения

Что такое загрязнение воздуха? В данное понятие входит внесение и попадание в атмосферу и все ее слои нехарактерных элементов физического, биологического или химического характера, а также изменение их концентраций.

Что загрязняет наш воздух? Загрязнение воздушной среды обусловлено множеством причин, и все источники условно можно разделить на естественные или природные, а также искусственные, то есть антропогенные.

Начать стоит с первой группы, к которой относятся загрязнители, порождённые самой природой:

Первый источник – это вулканы. Извергаясь, они выбрасывают огромные количества мельчайших частичек различных пород, пепла, ядовитых газов, оксидов серы и других не менее вредных веществ. И хотя извержения происходят достаточно редко, согласно статистике, в результате вулканической активности уровень загрязнения воздуха значительно возрастает, ведь ежегодно в атмосферу выбрасывается до 40 миллионов тонн опасных соединений.
Если рассматривать естественные причины загрязнения воздуха, то стоит отметить такую как торфяные или лесные пожары. Наиболее часто возгорания происходят из-за непреднамеренных поджогов человеком, который халатно относится к правилам безопасности и поведения в лесу. Даже маленькая искра от не полностью потушенного костра может спровоцировать распространение огня. Реже пожары обусловливаются очень высокой солнечной активностью, из-за чего пик опасности приходится на знойное летнее время.
Рассматривая основные виды природных загрязнителей, нельзя не упомянуть пыльные бури, которые возникают из-за сильных порывов ветра и смешения воздушных потоков. Во время урагана или другого природного явления поднимаются тонны пыли, которые провоцируют загрязнение воздуха.

Искусственные источники

К загрязнению воздуха в России и других развитых странах часто приводит влияние антропогенных факторов, обусловленных деятельностью, которую осуществляют люди.

Перечислим основные искусственные источники, вызывающие загрязнение воздушного бассейна:

Стремительное развитие промышленности. Начать стоит с химического загрязнения воздуха, вызванного деятельностью химических заводов. Токсичные вещества, выбрасываемые в воздушную среду, отравляют ее. Также загрязнение атмосферного воздуха вредными веществами вызывают металлургические заводы: переработка металлов является сложным процессом, предполагающим огромные выбросы в результате нагрева и горения. Кроме того, загрязняют воздух и мелкие твёрдые частички, образующиеся при изготовлении строительных или отделочных материалов.
Особенно актуальна проблема загрязнения воздуха автотранспортом. Хотя другие виды также провоцируют выбросы в атмосферу, но именно машины оказывают на неё наиболее значительное негативное воздействие, так как их гораздо больше, нежели любых других транспортных средств. В выхлопах, выделяемых автомобильным транспортом и возникающих во время работы двигателя, содержится масса веществ, в том числе опасных. Печально, что с каждым годом количество выбросов увеличивается. Все большее количество людей обзаводится «железным конем», что, конечно же, пагубным образом сказывается на окружающей среде.
Эксплуатация тепловых и атомных электростанций, котельных установок. Жизнедеятельность человечества на данном этапе невозможна без использования подобных установок. Они снабжают нас жизненно важными ресурсами: теплом, электричеством, горячим водоснабжением. Но при сжигании любых видов топлива происходит изменение атмосферы.
Бытовые отходы. С каждым годом покупательская способность людей растет, как следствие, увеличиваются и объемы вырабатываемых отходов. Их утилизации не уделяется должного внимания, а ведь некоторые виды мусора крайне опасны, имеют длительный период разложения и выделяют пары, отличающиеся крайне неблагоприятным воздействием на атмосферу. Каждый человек загрязняет воздушную среду ежедневно, но гораздо более опасны отходы промышленных предприятий, которые отвозятся на свалки и никак не утилизируются.

Какие вещества наиболее часто загрязняют воздух

Веществ, загрязняющих воздух, невероятно много, и экологи постоянно открывают новые, что связано со стремительными темпами развития промышленности и с внедрением новых производственных и перерабатывающих технологий. Но наиболее часто в атмосфере обнаруживаются такие соединения как:

Оксид углерода, который также называется угарным газом. Он не имеет цвета и запаха и образуется при неполноценном сжигании топлива при низких объёмах кислорода и пониженных температурах. Это соединение опасно и вызывает смерть из-за нехватки кислорода.
Углекислый газ содержится в атмосфере и имеет слегка кисловатый запах.
Диоксид серы выделяется во время сгорания некоторых серосодержащих разновидностей топлива. Это соединение провоцирует кислотные дожди и угнетает дыхание человека.
Диоксиды и оксиды азота характеризуют загрязнение воздуха промышленными предприятиями, так как наиболее часто образуются именно во время их деятельности, особенно при производстве некоторых удобрений, красителей и кислот. Также эти вещества могут выделяться в результате сгорания топлива или при эксплуатации машины, особенно при ее неисправности.
Углеводороды являются одними из самых распространённых веществ и могут содержаться в растворителях, моющих средствах, продуктах нефтепереработки.
Свинец также вреден и используется для изготовления батареек и аккумуляторов, патронов и боеприпасов.
Озон крайне токсичен и образуется во время фотохимических процессов или при эксплуатации транспорта и работы заводов.

Теперь вы знаете, какие вещества загрязняют воздушный бассейн наиболее часто. Но это лишь их небольшая часть, в атмосфере содержится масса самых разных соединений, и некоторые из них даже неизвестны учёным.

Печальные последствия

Масштабы влияния загрязнения атмосферного воздуха на здоровье человека и всю экосистему в целом просто огромны, и многие их недооценивают. Начать стоит с экологии.

Во-первых, из-за загрязнённого воздуха развился парниковый эффект, который постепенно, но глобально меняет климат, приводит к потеплению и таянию ледников, провоцирует природные катаклизмы. Можно сказать, приводит к необратимым последствиям в состоянии окружающей среды.
Во-вторых, всё более частыми становятся кислотные дожди, оказывающие негативное воздействие на всё живое на Земле. По их вине погибают целые популяции рыб, не способные жить в такой кислотной среде. Негативное влияние наблюдается при обследовании исторических памятников и памятников архитектуры.
В-третьих, страдает фауна и флора, так как опасные пары вдыхают животные, также они попадают в растения и постепенно их уничтожают.

Загрязнённая атмосфера крайне негативно влияет на здоровье человека. Выбросы попадают в лёгкие и вызывают сбои в работе дыхательной системы, тяжелейшие аллергические реакции. Вместе с кровью опасные соединения разносятся по организму и сильно его изнашивают. А некоторые элементы способны провоцировать мутацию и перерождение клеток.

Как решить проблему и сохранить экологию

Проблема загрязнения атмосферного воздуха очень актуальна, особенно если учесть, что экология сильно ухудшилась за последние несколько десятков лет. И решать ее нужно комплексно и несколькими путями.

Рассмотрим несколько эффективных мероприятий по профилактике загрязнения атмосферного воздуха:

Для борьбы с загрязнением воздуха на отдельных предприятиях следует в обязательном порядке устанавливать очистные и фильтрующие сооружения и системы. А на особо крупных промышленных заводах нужно начать введение стационарных постов наблюдения за загрязнением атмосферного воздуха.
Во избежание загрязнения воздуха автомобилями следует переходить на альтернативные и менее вредные источники энергии, например, солнечные батареи или электричество.
В защите атмосферного воздуха от загрязнений поможет замена горючих видов топлива более доступными и менее опасными, такими как вода, ветер, солнечный свет и прочие, не требующие горения.
Охрана атмосферного воздуха от загрязнения должна поддерживаться на государственном уровне, и уже есть законы, направленные на его защиту. Но также нужно действовать и осуществлять контроль в отдельных субъектах РФ.
Одним из действенных способов, которые должна включать охрана воздуха от загрязнения, является налаживание системы утилизации всех отходов или их переработка.
Для решения проблемы загрязнения воздуха следует использовать растения. Повсеместное озеленение позволит улучшить атмосферу и увеличить объёмы кислорода в ней.

Как обезопасить атмосферный воздух от загрязнений? Если всё человечество борется с ним, то есть шансы на улучшение экологии. Зная суть проблемы загрязнения атмосферы, ее актуальность и основные пути решения, нужно сообща и комплексно бороться с загрязнением.