Загрязнение атмосферы: причины, влияние на здоровье, пути решения

Проблемы утилизации или переработки отходов в металлургии

Руды, полученные в процессе добычи, очищаются путем удаления нежелательных компонентов. Это причина больших проблем утилизации. Компоненты содержат пириты, которые подвергаются окислению и выделяют серную кислоту при воздействии воздуха или влаги.

Утилизация различных металлургических шлаков, образующихся в процессе извлечения, рафинирования и легирования металлов, является экологической проблемой. Потому что, если с ними не обращаться должным образом, они становятся огромным источником отходов. Поскольку рост индустриализации идет очень быстро, земля для заполнения этих земель шлаками сокращаются во всем мире.

Кроме того, отходы вызывают загрязнение воздуха, земли и воды. По мере того как шлаки производятся в большом количестве в пирометаллургическом процессе, соответствующие затраты на утилизацию становятся все более высокими. Это влияет на здоровье человека, так как растительность на загрязненных землях и зараженная вода потребляются людьми.

В основном токсичными элементами, присутствующими в шлаке, являются мышьяк, свинец, кадмий, кобальт, хром и никель. При экологическом испытании шлака делается вывод о том, что плавильные шлаки содержат 23,5% мышьяка. Отходы мусоросжигательных заводов содержат опасные вещества, такие как тяжелая вода и диоксины. Утилизация этих опасных веществ требует долгосрочной безопасности для будущих перспектив.

Причины загрязнения воздуха

Экологические проблемы атмосферы связаны с проникновением в ее состав веществ, изменяющих концентрацию. Ядовитые элементы растворяются, смешиваются с составляющими и проникают внутрь через органы дыхания.

Среди источников загрязнения следующие явления человеческой цивилизации:

• развитие транспорта, автомобильные выхлопы;
• отходы от промышленного производства и повседневных действий человека;
• сельскохозяйственные работы, применение удобрений и химикатов;
• деятельность радиационно опасных объектов.

Среди заводов рекордсменами по засорению воздуха считаются предприятия по выпуску цветных и черных металлов, стройматериалов, нефтехимии. Топливо, сгорая, способствует выделению дыма, выбросу в атмосферу токсичных элементов. Работа электростанции, ежесуточно потребляющей две тысячи тонн угля, обходится миру в 400 куб. м. выделений золы и 120 — серного газа.

В результате работы промышленных предприятий с составом воздуха смешиваются до 26 миллиардов соединений углерода, около 190 миллионов оксидов серы и 65 оксидов азота, определенная доля канцерогенных веществ. С производством продукции в атмосферу попадают твердые частицы копоти, пыли, сажи. С выбросом отходов в воздух поступают опасные для здоровья тяжелые металлы: ртуть, хром, свинец, медь.

Грязь попадает в окружающую среду через автомобили. Помимо выхлопных газов, отрицательно сказывается на состоянии атмосферы и трение шинами об асфальт, способствующее выделению резиновой пыли.

Давно известное человеку сельское хозяйство разрушает здоровье окружающей среды выделением аммиачного газа. На состав воздуха влияют насыщенные азотом удобрения, отходные материалы животноводства. Контактируя с элементами воздушной оболочки Земли, остатки сгорают и превращаются в ядовитые мелкозернистые частицы.

Таблица ниже содержит подробный список источников ухудшения экологической ситуации:

Загрязнение, как основная экологическая проблема в мире

Загрязнение – одна из самых больших экологических проблем в мире, поскольку она является типичным побочным продуктом современной жизни.

Загрязнение – одна из самых больших экологических проблем в мире,
поскольку она является типичным побочным продуктом современной
жизни. Например, загрязнение воздуха является результатом сжигания
ископаемого топлива, а также различных газов и токсинов, выделяемых
промышленными предприятиями и фабриками.

Загрязнение вызывает все остальные проблемы экологии в современном мире, будь то парниковый эффект, глобальное потепление или загрязнение мирового океана.

Ниже приведены наиболее распространенные на сегодняшний день
загрязнители воздуха, а также их воздействие на здоровье:

1. Озон – бесцветный газ без запаха, образующийся при воздействии солнечного света на оксиды азота (встречающиеся в автомобилях и промышленном оборудовании) и летучие органические соединения (встречающиеся в бензине, красках, чернилах и растворителях). Вдыхание озона может вызвать проблемы со здоровьем, включая боль в груди, кашель, раздражение горла и застой, бронхит, астму и эмфизему;
2. Окись углерода – ядовитый газ, образующийся при неполном сгорании ископаемого топлива. При вдыхании окиси углерода снижает способность крови переносить кислород. Воздействие высоких уровней окиси углерода может привести к смерти. Помимо высокой токсичности, окись углерода не имеет цвета, запаха и вкуса, поэтому ее часто называют «тихим убийцей»;
3. Диоксид азота – газ с высокой реакционной способностью, образующийся при сжигании топлива при высоких температурах (например, в выхлопных газах автомобилей, электрических сетях и промышленных котлах). Диоксид азота вступает в реакцию с водой и кислородом, образуя азотную кислоту, один из основных компонентов кислотных дождей. Диоксид азота может раздражать легкие и повышать восприимчивость к респираторным заболеваниям;
4. Твердые частицы – очень маленькие твердые частицы и капли жидкости, взвешенные в воздухе. Кратковременное воздействие твердых частиц может вызвать раздражение глаз, носа и горла, а также сердца и легких. Длительное воздействие может привести к госпитализации и преждевременной смерти из-за сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний;
5. Диоксид серы – высокореактивный и едкий газ, образующийся при сжигании ископаемого топлива на промышленных объектах, таких как электростанции. Другими процессами, которые генерируют диоксид серы, являются морские отходы и разложение органических веществ. Вдыхание диоксида серы может вызвать одышку, стеснение в груди и одышку, а также болезни сердца и легких;
6. Свинец – распространенный ингредиент во многих промышленных продуктах. Бензин и краска являются основными источниками выбросов свинца. Воздействие свинца может вызвать заболевание почек, расстройства нервной системы, умственную отсталость, неспособность к обучению, выкидыш, мертворождение, преждевременные роды и смерть.

Загрязнение и современная жизнь, кажется, идут рука об руку, но
затраты и последствия из-за загрязнения воздуха больше нельзя игнорировать. Согласно
исследованию, проведенному в 2012 году Массачусетским технологическим
институтом, загрязнение воздуха обошлось китайской экономике в 112
миллиардов долларов в 2005 году. В Гонконге медицинские счета и потеря
производительности из-за загрязнения воздуха в 2013 году составили 39,4
млрд гонконгских долларов.

Затраты на загрязнение уже сейчас испытывают на себе промышленные
предприятия, снижается их производительность. Сильно загрязненные районы
затрудняют наем и удержание персонала, находящиеся там, что вынуждает их
платить более высокую заработную плату для привлечения и удержания
работников. 

Неконтролируемое загрязнение может снизить интерес инвесторов. Для безопасного производства своей продукции компаниям в сильно загрязненных районах может потребоваться закрыть магазин и перенести свою деятельность в менее загрязненные места. Кроме того, загрязнение становится причиной других деструктивных процессов, в том числе и парникового эффекта или климатического потепления, вызывая основные экологические проблемы современности.

Кислотные дожди: причины и последствия

Глобальные экологические проблемы

Таблица, описывающая экологические проблемы планеты с причинами и следствиями:

Проблема	Причины	Последствия
Разрушение озонового слоя (защищает Землю от ультрафиолетовых лучей)	Хлорфторуглероды разрушают озоновый слой (органические соединения, содержащие хлор, фтор и бром, используются больше в промышленности).	Дыры в озоновом слое подвергают всё живое вредному воздействию ультрафиолетовых лучей, что приводит ко многим заболеваниям (например, рак).
Глобальное потепление	Сжигание ископаемого топлива, хлорфторуглероды и выхлопные газы автомобилей.	Увеличение парниковых газов в атмосфере, т. е. повышение температуры Земли, и как следствие, изменения окружающей среды.
Загрязнение атмосферного воздуха	Использование ископаемого топлива, выбросы промышленных предприятий и автотранспорта.	Повышенный риск заболеваний человека и увеличение температуры Земли.
Изменение климата	Парниковые газы	Имеет много разрушительных последствий, например: эпидемии, таяние ледников, изменение в смене сезонов (зима становится короче, весна наступает раньше, лето становится длиннее, а осень наступает позже) и др.
Загрязнение воды	Попадание любых вредных веществ в воду изменяет её физические, химические и биологические условия.	Живые организмы погибают в результате нехватки кислорода в загрязнённой воде.
Обезлесение / Вымирание видов	Деревья вырубаются в коммерческих целях.	Деревья снабжают нас кислородом и поддерживают температуру земли, кроме того являются домом огромному количеству животных и растений. Вырубка лесов привела к потере большого количества видов растений и животных, но вдобавок и к резкому изменению климата Земли.

Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха происходит по двум причинам — природные факторы и деятельность человека.

В результате промышленной революции в атмосферу начали проникать большие количества нежелательных веществ, таких как газы и пары оксидов углерода, азота, серы, золы, пыли, сажи и соединений тяжелых металлов. С этой проблемой сталкиваются крупные агломерации, в которых накапливаются вредные вещества из химической промышленности, а также выхлопные газы автомобилей. 

Это приводит к заболеваниям органов дыхания и сердца, а также к снижению качества сельскохозяйственных культур и снижению урожайности. Из-за этого правительства развивающихся и развитых стран принимают меры, предубеждающие эту экологическую проблему. Чтобы ограничить влияние загрязнения воздуха, вводятся ограничения на выбросы вредных газов и пыли.

Загрязнение атмосферного воздуха: причины и последствия

Комплексные меры

В настоящее время ученые предлагают сочетать основные пути решения проблемы загрязнения атмосферы. Так, например, на многих предприятиях работают фильтрационные установки разных типов. В одних устанавливаются фильтры, в других используются специальные безсвинцовые добавки, каталитические нейтрализаторы. В результате газы проходят несколько ступеней очистки. Рассматривая основные пути решения загрязнения атмосферы, нельзя не сказать о новых разработках в области автомобилестроения. Как известно, транспорт считается одним из главных поставщиков ядовитых веществ в воздух. Сегодня выпускаются новые модели, оснащенные системами фильтрации выхлопов. В ряде стран общественный транспорт работает исключительно на электричестве и биотопливе.

Способы решения экологической проблемы

Современные ученые всерьез озабочены состоянием засорения атмосферы. Расшатанное после периода индустриализации здоровье окружающей среды грозит гибелью планеты, исчезновением растений, животных, человечества. Пути решения загрязнения атмосферы обсуждаются на протяжении шестидесяти лет и заставляют людей задумываться об экологии.

Руководство борьбой за очистку воздуха возложено на правительства стран всего мира. В 1992 году представители входящих в ООН государств подписали Конвенцию об изменении климата. Документ призывает к заботе о снижении вредных элементов в составе атмосферы, уменьшении последствий парникового эффекта. Введение в развитых странах экологического законодательства, строительство и применение сооружений очистки воздуха свидетельствует о движении человечества к решению проблемы засорения атмосферы.

Распространение автомобилей, работающих на природном газе, биодизеле, жидком водороде, уменьшает число выбросов вредных веществ, нормализации экологической обстановки в мире. Альтернативой бензину выступает топливо из водорослей, отходов жизнедеятельности, солнечных батарей, сжатого воздуха.

Влияние промышленных предприятий на состояние окружающей среды нейтрализуется путем внедрения очистных сооружений. Получило распространение установление механизмов пылеулавливания. Эти устройства уменьшают количество токсичных веществ в промышленных выбросах, делают работу фабрик безопаснее для атмосферы. Загрязнение воздуха в отдельных случаях предотвращают методом рассеивания ядовитых элементов. Дымовые трубы предприятий делаются высокими для обтекания воздуха вокруг строения, разбавления примесей.

Очищению окружающей среды содействуют растения. Зеленые насаждения перерабатывают вредные вещества в кислород, помогают избавлению атмосферы от мелких частиц пыли, остатков тяжелых металлов. Обустройство парков, высадка деревьев в городской среде помогает жителям дышать свежим воздухом.

Исследования ученых-экологов направлены на возможность поглощения вредных веществ, которые выделяют источники загрязнения. На архитектурном конкурсе Evolo Алексей Умаров выступил с концепцией «Гипер-Фильтра» — очистным оборудованием для небоскребов. Идея Умарова заключается в установке посреди зданий большого количества трубок для удаления грязи из воздуха и применении отходов в химической промышленности.

Ученый Луиджи Кассар разработал инновационный состав бетона, поглощающего смог. Фотокатализатор извлекает из атмосферы опасные частицы, перерабатывает их и самостоятельно очищается дождевой водой. В 1996 году технологию Кассара использовали в возведении римской Юбилейной церкви.

Применение в промышленном производстве очистных сооружений, переход на экологичное топливо, стимулирование поиска путей решения проблемы загрязнения и широкое использование изобретений ученых приведут к оздоровлению окружающей среды. Пренебрежение природой приближает гибель человечества, уничтожение облика планеты.

Причины отравления воздуха

Факторы, обуславливающие загрязнение воздуха, бывают естественными и искусственными. Естественные причины связаны с природными процессами. К ним относятся:

• масштабные лесные пожары;
• пылевые бури;
• активность действующих вулканов.

Антропогенные факторы возникают вследствие хозяйственной деятельности человека. Это большая часть производственных отраслей, транспортное сообщение, работа электростанций.

Пожары

В процессе сгорания выделяется большое количество дыма и токсичных веществ, загрязняющих атмосферу. Особо опасны испарения ядовитых газов от торфяных запасов под землей. В атмосферу попадают соединения серы (пирит) и азота. Водяные пары и сернистые газы в воздушном пространстве образуют взвесь кислот. Впоследствии они проливаются на землю в виде кислотных дождей. Подобные осадки приводят к гибели флоры и фауны.

Пожары возникают из-за аномальной жары в летнее время или при неосторожном обращении с огнем. Непреднамеренное горение синтетических материалов намного опаснее, чем лесные пожары

Пластик при сгорании выделяет токсичные вещества — оксид углерода, цианистые соединения, окислы азота. Стройматериалы опасны выбросом в воздух фосгена, хлористого и цианистого водорода

Непреднамеренное горение синтетических материалов намного опаснее, чем лесные пожары. Пластик при сгорании выделяет токсичные вещества — оксид углерода, цианистые соединения, окислы азота. Стройматериалы опасны выбросом в воздух фосгена, хлористого и цианистого водорода.

Вулканическая активность

При извержении действующего вулкана в воздух попадают пепел и мельчайшие частицы горных пород, угарный газ, метан, оксиды азота.

Ежегодно из вулканов выделяется 35-40 тонн ядовитых веществ. Сейчас на Земле существует и функционируют около 600 вулканов. Количество потухших — в районе тысячи.

Пыльные бури

Порывы ветра в пустынных областях поднимают в воздух песок.

Из-за ураганов, смерчей или резких перепадов давления образуются пыльные бури, выбрасывающие в атмосферу несколько тонн загрязняющих веществ.

Предприятия, заводы и электростанции

В XXI веке темп развития промышленности увеличился вдвое по сравнению с прошлым столетием. Использование химических технологий губит всю окружающую экосистему. Токсические вещества: растворители, фториды, оксиды азота, ртуть и сернистые соединения попадают в ближайшие водоемы, в почву, в воздух.

Особую опасность представляют металлургические заводы. Для обработки черных и цветных металлов требуется высокая температура и процесс горения жидкого или твердого топлива. В воздух выбрасывается огромное количество вредных веществ: частиц масляных аэрозолей, парогазовых смесей с аммиаком и цианидами.

Атомные, тепловые электростанции также потребляют чрезмерное количество ресурсов, при сжигании которых страдает атмосфера. Для ТЭС требуется топливо: уголь, нефть, при сгорании которых образуется двуокись серы, оксид углерода.

Опасность АЭС — выделение радиоактивных отходов ядерно-топливного цикла.

Личный транспорт

В качестве средств передвижения человек использует автомобили, метро, поезда, автобусы. Но именно личным транспортом пользуются чаще всего.

Вредные вещества в составе выхлопных газов:

• соединение свинца — тетраэтилсвинец;
• оксиды азота;
• окись углерода;
• полициклические ароматические углеводороды — бензпирен, производные антрацена;
• альдегиды.

В больших городах критический объем выхлопных газов вызывает респираторные заболевания. Количество машин в мире более миллиарда, они сконцентрированы в городах-миллионниках. Если учесть, что каждый литр бензина при сгорании в автомобиле образует 16 л газов, то количество испарений, выделяющихся в городе за день, составляет более 150 тысяч литров.

Виды загрязнения атмосферы

По составу типы антропогенного загрязнения могут быть механическими, химическими или физическими (а точнее, радиоактивными):

• механические – пыль после сжигания угля, сажа после сгорания углеводородов, цементная взвесь;
• химические – реакционноспособные вещества или присутствующие в атмосфере газы (диоксид серы, оксиды углерода, углеводороды, альдегиды, тяжелые металлы);
• биологические – вирусы, споры, бактерии, микроорганизмы (особенно в результате утечек биологического оружия);
• радиоактивные – распадающиеся изотопы нестабильных веществ, излучающие энергию.

Среди физических загрязнителей также можно выделить тепловые, шумовые, электромагнитные.

Последствия загрязнения атмосферы

Если загрязняющих веществ в атмосфере достаточно много, а состав их разнообразен, не исключены различные химические взаимодействия между ними, что приводит к образованию более токсичных веществ.

Также при содержании в воздухе избыточного количества газов возможны кислотные дожди, так как при взаимодействии многих газообразных оксидов с водой образуются кислоты, которые и выпадают на города.

Особенно часто такое явление наблюдается рядом с фабриками, производящими токсичные отходы. Актуальна такая ситуация при оценке загрязнения воздуха в России (контроль качества осуществляется не всегда должным образом).

Часто все эти загрязняющие вещества провоцируют заболевания у людей, а также вызывают обеднение флоры. Иногда вблизи больших городов возникает фотохимический туман.

Загрязнение воздуха внутри жилых помещений и его влияние на здоровье

Около 3 миллиардов человек по-прежнему для приготовления пищи используют твердое топливо (такое как дрова, отходы земледелия, древесный уголь, уголь и кизяк) и керосин, которое сжигается на открытом огне или в неэффективных печах. В большинстве своем это бедные люди, которые живут в странах с низким и средним уровнем дохода.

Использование такой технологии для приготовления пищи обуславливает высокий уровень загрязнения воздуха в домашних хозяйствах различными вредными для здоровья загрязняющими веществами, включая мелкие частицы гари, которые глубоко проникают в лёгкие. В плохо вентилируемых жилых помещениях в дыму концентрация мелких частиц может в 100 раз превышать допустимые уровни. Особенно вредно они воздействуют на женщин и детей младшего возраста, которые бóльшую часть времени проводят у домашнего очага.

Электронная библиотека

Безопасность жизнедеятельности в техносфере / Источники загрязнения среды обитания / 4. естественные и антропогенные источники загрязнения среды обитания

Регионы техносферы и природные зоны, примыкающие к очагам техносферы, постоянно подвергаются активному загрязнению различными веществами и их соединениями.

Наиболее благоприятен для дыхания атмосферный воздух, содержащий (% по объему) азота – 78,08, кислорода – 20,95, инертных газов – 0,93, углекислого газа – 0,03, прочих газов – 0,01.

Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят:

— пыль (растительного, вулканического, космического происхождения);

— туман;

— дым и газы от лесных и степных пожаров;

— газы вулканического происхождения;

— различные продукты растительного, животного происхождения и др.

Естественные источники загрязнения бывают двух видов:

1. распределенные, например, выпадение космической пыли;

2. локальные, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов.

К основным загрязняющим веществам, содержащимся в воздушной среде практически всех городов, относятся взвешенные вещества, диоксиды азота и серы, оксид углерода, фенол.

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха свинцом в Российской Федерации является автотранспорт, использующий свинец, содержащий бензин.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются взвешенные вещества (пыль, сажа), оксиды азота, диоксид серы, оксид углерода, углеводороды. Основные источники примесей атмосферы и их ежегодные выбросы приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Источники выбросов вредных веществ в атмосферу

Вредные вещества	Основные источники	Среднегодовая концентрация в воздухе, мг/м3
естественные	антропогенные
1	2	3	4
Взвешенные вещества	вулканические извержения, пылевые бури, лесные пожары и др.	сжигание топлива в промышленных и бытовых установках	в городах 0,04-0,4
Диоксид серы	вулканические извержения, окисления серы и сульфатов, рассеянных в море	сжигание топлива в промышленных и бытовых установках	в городах до 1,0

Продолжение табл.

4.1

1	2	3	4
Оксиды азота	лесные пожары	промышленность, автотранспорт, ТЭС	в районах с развитой промышленностью до 0,2
Оксид углерода	лесные пожары, испарения океанов	автотранспорт, ТЭС, черная металлургия	в городах 1-50
Углеводороды	лесные пожары, природный метан	автотранспорт, химические и нефтеперерабатывающие заводы	в районах с развитой промышленностью до 0,3

Основное антропогенное загрязнение атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнергетика и ряд отраслей промышленности.

Кроме приведенных выше веществ и пыли в атмосферу выбрасываются и другие более токсичные вещества. Так, вентиляционные выбросы заводов электронной промышленности содержат пары серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество увеличивается. Количество некоторых вредных веществ, поступающих в атмосферу, приведено в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Ежегодное количество примесей, поступающих в атмосферу Земли

Вещество	Выбросы, млн. т	Доля антропогенных выбросов от общих поступлений, %
естественные	антропогенные
пыль	3700	1000	27
оксид углерода	5000	304	5,7
углеводороды	2600	88	3,3
оксиды азота	770	53	6,5
оксиды серы	650	100	13,3
диоксид углерода	485 000	18 300	3,6

Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Фоновым загрязнением атмосферного воздуха

называется загрязнение без учета выбросов рассматриваемого предприятия. Поэтому при изучении загрязнения атмосферного воздуха каким-либо предприятием нужно учитывать фоновое загрязнение по каждому ингредиенту.

Каждой отрасли промышленности присущ характерный состав и масса веществ, поступающих в атмосферу. Это определяется, прежде всего, составом веществ, применяемых в технологических процессах, и экологическим совершенством последних. В настоящее время экологические показатели теплоэнергетики, металлургии, нефтехимического производства и ряда других производств изучены достаточно подробно. Меньше исследованы показатели машиностроения и приборостроения, их отличительными особенностями являются: широкая сеть производств, приближенность к жилым зонам, значительная гамма выбрасываемых веществ, среди которых могут содержаться вещества 1 и 2-го класса опасности, такие, как пары ртути, соединения свинца и т. п.

Отрицательное влияние на здоровье

В последнее время особенно активно осуществляется промышленно-городское загрязнение атмосферы. Пути решения экологического кризиса локального характера необходимо активно искать в рамках межведомственного взаимодействия. Промедление в этом вопросе недопустимо, поскольку речь идет о состоянии здоровья людей и среды их обитания. По статистике в среднем за одни сутки человек вдыхает до 20 тыс. л воздуха. При этом вместе с кислородом в организм попадают частицы пепла и копоти, а также ядовитые пары. Все это оседает в легких, постепенно отравляя человека. Продолжительное воздействие смога ухудшает самочувствие, приводит к головным болям, тошноте, раздражению слизистых. У людей возникают сердечно-сосудистые заболевания, патологии других внутренних органов. В отсутствии адекватных мер активное действие отравляющих веществ может привести к смертельному исходу. Истощение озонового слоя создает условия для облучения планеты. Ультрафиолет начинает сильнее действовать на человека и животных. Негативное радиационное воздействие снижает иммунитет, провоцирует развитие тяжелых заболеваний, в числе которых рак слизистых и кожи, катаракта и пр.