Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОГО УПРАВЛЕНИЯ
ПРАВА И ИНОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
РЕФЕРАТ
ПО ЭКОЛОГИИ
НА ТЕМУ:
Загрязнение атмосферы, как одна из важнейших экологических проблем
современности
Выполнил
Студент ЭФ ЗГМУ(с)-11
Щербаков Д.А.
Москва, 2012
План.
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 технологи 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.
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 природу, 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 фотосинтза, 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 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 н большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.
Высокая опасность химических и биохимических производств заключаетсяв потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайнотоксичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызватьэпидемии среди населения и животных.
Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы -вулканическая и флюидная активность Земли. Специальными исследованиямиустановлено, что поступление загрязняющих веществ с глубинными флюидами в
приземной слой атмосферы имеет место не только в областях современнойвулканической и газо-термальной деятельности, но и в таких стабильныхгеологических структурах, как Русская платформа. Крупные извержениявулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, очем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные(извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловленотем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромныеколичества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися свысокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земномушару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупныхвулканических извержений достигает нескольких лет. В ряде случаев из-заналичия в воздухе большой массы рассеянных тонкодисперсных твердыхаэрозолей здания, деревья и другие предметы на поверхности Земли не давалитени. Необходимо отметить, что в снеговых выпадениях многих районовЕвропейской России эколого-геохимическим картированием выявлены аномальновысокие концентрации фтора, лития, сурьмы, мышьяка, ртути, кадмия и другихтяжелых металлов, которые приурочены к узлам сочленения активных глубинныхразломов и имеют, вероятно, природное происхождение. В случае сурьмы,фтора, кадмия, такие аномалии имеют значительный размер.
Малоизученным, но важным в экологическом отношении природнымпроцессом глобального масштаба являются фотохимические реакции в атмосфереи на поверхности Земли. Особенно это касается сильно загрязненной приземнойатмосферы мегаполисов, крупных городов и промышленных центров, в которыхчасто наблюдаются смоги.
Следует учитывать воздействие на атмосферу космических тел в видекомет, метеоритов, болидов и астероидов. Тунгусское событие 1908 годапоказывает, что оно может быть интенсивным и иметь глобальный масштаб. Природные загрязнители приземной атмосферы представлены главнымобразом оксидами азота, серы, углерода, метаном и другими углеводородами,радоном, радиоактивными элементами и тяжелыми металлами в газообразной иаэрозольной формах. Твердые аэрозоли выбрасываются в атмосферу не толькообычными, но и грязевыми вулканами. Специальными исследованиями установлено, что интенсивностьаэрозольных потоков грязевых вулканов Керченского полуострова не уступаеттаковой ; вулканов Камчатки. Результатом современной флюиднойактивности Земли могут быть сложные соединения типа предельных инепредельных полициклических ароматических углеводородов, сульфидакарбонила, формальдегида, фенолов, цианидов, аминов. Метан и его гомологизафиксированы в снеговом покрове над месторождениями углеводородов вЗападной Сибири, Приуралье, на Украине. В урановой провинции Атабаска(Канада) по высоким концентрациям урана в хвое черной канадской елиобнаружена Уолластоунская биохимическая аномалия размером 3000 кв. км,связанная с поступлением в приземной слой атмосферы урансодержащих газовыхэманаций по глубинным разломам. При фотохимических реакциях образуются озон, серная и азотнаякислоты, разнообразные фотооксиданты, сложные органические соединения иэквимолярные смеси сухих кислот и оснований, атомарный хлор. Фотохимическоезагрязнение атмосферы заметно возрастает в дневное время и в периодысолнечной активности. В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десяткипродолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производствапоявляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные.Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кромекрупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложныеорганические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды,вирусы и микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушномбассейне России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод.Тяжелые металлы, находящиеся в приземной атмосфере Подмосковья,
преимущественно в газообразном состоянии, и поэтому их нельзя уловитьфильтрами. Твердые взвешенные частицы представлены главным образом сажей,кальцитом, кварцем, гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, режесульфатами, хлоридами. В снеговой пыли специально разработанными методамиобнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а такжесплавы и металлы в самородном виде.
В Западной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическимэлементам, соединениям и их группам. В группу органических веществ входятакрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, а
неорганических - тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы(угарный газ, сероводород, оксиды азота и серы, радон, озон), асбест.Преимущественно токсическое действие оказывают свинец, кадмий. Интенсивныйнеприятный запах имеют сероуглерод, сероводород, стирол, ттрахлорэтан,толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется на большиерасстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха входят в международныйреестр потенциально токсичных химических веществ. Основные загрязнители воздуха жилых помещений - пыль и табачный дым,угарный и углекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы,инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли лекарств,микробы и бактерии. Японские исследователи показали, что бронхиальная астмаможет быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних клещей.
По данным изучения пузырьков газа во льдах Антарктиды, содержаниеметана в атмосфере увеличилось за последние 200 лет. Измерения в начале1980-х годов содержания угарного газа в воздушном бассейне штата Орегон(США) в течение 3,5 лет показали, что оно возрастало в среднем на 6 % вгод. Имеются сообщения о тенденции повышения в атмосфере Земли концентрацииуглекислого газа и связанной с ней угрозы парникового эффекта и потепленияклимата. В ледниках вулканического района Камчатки обнаружены каксовременные, так и древние канцерогены (ПАУ, бенз(а)пирен и др.). Впоследнем случае они имеют, по-видимому, вулканическое происхождение.Закономерности изменений во времени атмосферного кислорода, имеющегонаиболее важное значение для обеспечения жизнедеятельности, изучены слабо. Обнаружено возрастание в атмосфере оксидов азота и серы зимой в связис увеличением объемов сжигания топлива и более частым образованием смогов вэтот период.
Результаты режимного опробования снеговых выпадений в Подмосковьесвидетельствуют как о синхронных региональных изменениях их состава вовремени, так и о локальных особенностях динамики химического состоянияприземной атмосферы, связанных с функционированием местных источниковпылегазовыбросов. В морозные зимы в снеговом покрове увеличивалосьсодержание сульфатов, нитратов и соответственно кислотности снеговой воды.Снеговая вода начального периода зимы отличалась повышенным содержаниемсульфат-, хлор- и аммоний - ионов. По мере выпадения снега к серединезимнего периода оно заметно (в 2 - 3 раза) снижалось, а затем снова и резко(до 4 - 5 раз для хлор - иона) увеличивалось. Такие особенности измененияхимического состава снеговых выпадений во времени объясняются повышеннойзагрязненностью приземной атмосферы при первых снегопадах. По мере усиленияее «промытости» загрязненность снегового покрова уменьшается, сноваувеличиваясь в периоды, когда снега выпадает мало. Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность,обусловленная ак быстрым перемещением воздушных масс в латеральном ивертикальном направлениях, так и высокими скоростями, разнообразиемпротекающих в ней физико-химических реакций. Атмосфера рассматриваетсясейчас как огромный «химический котел», который находится под воздействиеммногочисленных и изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы иаэрозоли, выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционнойспособностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесныхпожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении наповерхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организмчеловека через органы дыхания. Аэрозоли разделяются на первичные
(выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются ватмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие(отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые итонкодисперсные летучие аэрозоли - (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.)имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других пониженияхрельефа, в меньшей степени на водоразделах. Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенныхчастицах приземной атмосферы Европейской России свинца и олова; хрома,кобальта и никеля; стронция, фосфора, скандия, редких земель и кальция;бериллия, олова, ниобия, вольфрама и молибдена; лития, бериллия и галлия;бария, цинка, марганца и меди. Литий, мышьяк, висмут часто несопровождаются повышенными содержаниями других микроэлементов. Высокиеконцентрации в снеговой пыли тяжелых металлов обусловлены как присутствиемих минеральных фаз, образовавшихся при сжигании угля, мазута и других видовтоплива, так и сорбцией сажей, глинистыми частицами газообразных соединенийтипа алогенидов олова. Выявленные особенности пространственно-временногораспределения загрязняющих веществ следует учитывать при интерпретациинаблюдательных данных о загрязнении воздуха. Время «жизни» газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в оченьшироком диапазоне (от 1 - 3 минут до нескольких месяцев) и зависит восновном от их химической устойчивости размера (для аэрозолей) иприсутствия реакционно-способных компонентов (озон, пероксид водорода идр.). Поэтому в трансграничных переносах загрязняющих веществ участвуютглавным образом химические элементы и соединения в виде газов, не способныхк химическим реакциям и термодинамически устойчивых в условях атмосферы.Вследствие этого борьба с трансграничными переносами, являющимися одной изнаиболее актуальных проблем защиты качества воздуха, сильно затруднена. Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являютсяочень сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главнымобразом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химическихвеществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены вомногих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы крометоксичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное идругие воздействия) учитываются их распространенность и способность каккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Недостатки нормативногоподхода - ненадежность принятых значений ПДК и других показателей из-заслабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствиеучета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состоянияприземного слоя атмосферы во времени и пространстве. Стационарных постовнаблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяют адекватнооценить его состояние в крупных промышленно -урбанизированных центрах. Вкачестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можноиспользовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очаговрадиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучаласьхвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся в
воздухе. Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды смоговв городах.
Наиболее чутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферыявляется снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества засравнительно длительный период времени и позволяющий установитьместоположение источников пылегазовыбросов по комплексу показателей. Вснеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаютсяпрямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.Снегохимическая съемка дает возможность оценить запасы загрязнителей вснеговом покрове, а также «мокрую» и «сухую» нагрузки на кружающую среду,которые выражаются в определении количества (массы) выпадений загрязняющихвеществ в единицу времени на единицу площади. Широкому применению съемкиспособствует то, что основные промышленные центры России находятся в онеустойчивого снегового покрова. К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферыкрупных промышленно - урбанизированных территорий относится многоканальноедистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключаеся вспособности быстро, неоднократно и в «одном ключе» охарактеризовать большиеплощади. К настоящему времени разработаны способы оценки содержани ватмосфере аэрозолей. Развитие научно-технического прогресса позволяетнадеяться на выработку таких способов и в отношении других загрязняющихвеществ. Прогноз состояния приземной атмосферы осуществляется по комплекснымданным. К ним прежде всего относятся результаты мониторинговых наблюдений,закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере,особенности антропогенных и природных процессов загрязнения воздушногобассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа и другихфакторов на распределение загрязнителей в окружающей среде. Для этого вотношении конкретного региона разрабатываются эвристичные модели измененияприземной атмосферы во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решенииэтой сложной проблемы достигнуты для районов расположения АЭС. Конечныйрезультат применения таких моделей - количественная оценка рисказагрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально-экономическойточки зрения.
Список литературы
1. Данилов-Данильян В.И. Экология, охрана природы и экологическая
безопасностьМ.: МНЭПУ, 1997 г.
2. Протасов В.Ф.;Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России