Классификация основных источников загрязнения атмосферы

Влияние транспорта на воздушное пространство

Основным источником выброса в атмосферу угарного и углекислого газов является автотранспорт. Причинами этого являются:

• неудовлетворительное техническое состояние автомобилей;
• использование бензина низкого качества с содержанием металлов;
• отсутствие спроса на автомобили, соответствующие экологическим требованиям по причине их высокой стоимости.

Сгорание бензина в топливном баке автомобиля приводит к поступлению в воздух углеводородов — несгоревших составляющих топлива. Часть их превращается в сажу и смолы.

Меньше влияет на воздух железнодорожный транспорт. Вредные отходы образуются при отработке горючего тепловозами. Замена их на электровозы приводит к снижению ущерба.

Развитие технологий и транспорта позволит снизить влияние на атмосферу. Сегодня разрабатываются и внедряются:

• электромобили — исключают горение топлива, выделение токсичных веществ;
• водородное топливо — заставляет двигатели работать бесшумно, резко сокращает вредные выбросы;
• герметичные капсулы, передвигающиеся по тоннелю на монорельсе.

Разновидности

Все, что двигается и испускает газы, это передвижные источники выбросов:

• представительский автомобиль шефа и автобус для доставки персонала;
• грузовик для перевозки товара;
• катера и яхты, корабли (кроме парусных);
• самолеты;
• установки бурения водяной или нефтяной скважины;
• строительная техника.

Стационарные источники выбросов – это не подлежащие перемещению вещи: трубы котельных и вентиляционные шахты, гаражи под открытым небом, площадки для манипуляций с сыпучими веществами, карьеры, отстойники для хранения веществ.

Перечисленные объекты классифицируются, как организованные и неорганизованные.

Организованные имеют устье, через которое испорченный инородными включениями воздух удаляется наружу в определенном пространстве, например:

• дымовые трубы котельных;
• вентиляция из механических и столярных мастерских;
• «дышащие» оконца на крыше.

Кроме того, организованные источники можно оборудовать установками пылевой и газовой очистки типа циклон или ЗИЛ. Эти конструкции позволят, например, уловить твердые выбросы с абразивного и металлорежущего станка и собрать их в специальной камере.

Неорганизованные источники – это, во-первых, промышленные территории в целом. Во-вторых, и далее, это насыпные площадки, места для погрузки и разгрузки сыпучих ингредиентов, свалки, карьеры со взрывными работами и без оных.

Например, предприятие разместило оборудование на 26 гектарах земли. Экологи пересчитали все трубы и аэро-фонари, насыпи на территории. Определили зоны рассеивания для учтенных точек и площадок. Но, в целом, площадка компании считается неорганизованным источником.

Примеры неорганизованных источников:

• отвалы Карабашского медеплавильного завода;
• карьеры бывшего Уфалейского никелевого комбината;
• тальковый завод в Миассе, где из всех щелей сыпется порошок на расположенные рядом частные подворья и огороды;
• планируемый к запуску ГОК Челябинска;
• любая свалка бытовых отходов возле любого населенного пункта.

Источники и виды загрязнения

Существует два типа загрязнений воздуха – естественное засорение (природное) и искусственное (антропогенное). Источники природного загрязнения воздуха:

Источники антропогенного загрязнения воздуха:

Виды загрязнения воздуха делятся на механические (физические), химические и биологические. Под механическим засорением подразумевается:

• пыль;
• радиоактивное излучение;
• электромагнитные волны;
• шумовое и тепловое засорение.

Химическое загрязнение подразумевает под собой попадание в атмосферу газообразных веществ и аэрозолей.

К биологическому загрязнению можно отнести микроорганизмы и токсины, находящиеся в воздушной среде. Основные загрязняющие вещества:

Методы борьбы с проблемой

Экологи и правительства прорабатывают меры, как бороться с загрязнением воздуха. Некоторые идеи уже реализуются на практике, однако комплексных преобразований нет.

1. Снижение промышленных выбросов. Предполагается установка продвинутых фильтров на трубы предприятий, чтобы избежать попадания в атмосферу наиболее вредных веществ.
2. Современные методы утилизации и переработки отходов. Вместо сжигания или захоронения отходов предполагается использование грануляторов, дробилок, сушилок и т.д. Большим шагом к решению проблемы станет массовая переработка вторсырья.
3. Использование альтернативных источников энергии. Солнечные, волновые и ветровые электростанции пока не могут удовлетворить потребность человечества в электричестве, однако их количество постепенно увеличивается.
4. Посадка зелёных насаждений. Растения выделяют кислород и впитывают вредные вещества из атмосферы. Посадка деревьев и кустов позволяет противодействовать влиянию выбросов.
5. Организация эко ферм. Основанные на экологически чистом труде фермерские хозяйства, не применяющие пестициды, снижают наносимый планете вред.
6. Прочие варианты решения проблемы. Ученые разрабатывают инновационные способы очистки среды:

• • очищающие воздух билборды;
  • бетон, поглощающий смог;
  • распыление химикатов, убирающих смог.

Причины загрязнения воздуха

• выбросы и деятельность промышленных объектов;
• выхлопы автомобилей;
• радиоактивные объекты;
• сельское хозяйство;
• бытовые и промышленные отходы.

Во время сжигания топлива, отходов и других веществ, в воздух попадают продукты горения, которые значительно ухудшают состояние атмосферы. Также загрязняет воздух пыль, которая образуется на стройке. На тепловых станциях сгорает топливо, и выделяется значительная концентрация элементов, загрязняющих атмосферу. Чем больше изобретений совершает человечество, тем больше появляется источников загрязнения воздуха и биосферы в целом.

Основные компоненты загрязнения

В окружающую среду ежедневно попадает великое множество самых разных веществ, но одними из самых главных и наиболее распространённых являются следующие:

• Взвеси и пыль – это витающие в воздухе мельчайшие частички, например, компоненты сажи, дыма, строительных материалов.
• Угарный газ образуется при полном сгорании различных отходов или топлива. Он не только опасен для человека и ядовит, но ещё и оказывает крайне негативное воздействие на атмосферу.
• Углеводороды представляют собой соединения водорода и углерода. В промышленности применяются в качестве источников энергии. Некоторые виды крайне опасны.
• Сернистый газ, то есть двуокись серы. Данное вещество образуется, прежде всего, при сжигании некоторых горючих ископаемых.
• Оксиды азота могут вырабатываться микроорганизмами или выделяться в процессе сгорания, а также при некоторых химических процессах.
• Тяжёлые металлы, например, ртуть, кадмий, ванадий, свинец.
• Кислоты: азотная и серная, образующиеся при кислотных дождях.

Теперь вы знаете, каковы источники загрязнения атмосферы. И такие знания позволят понять, как действовать, чтобы сохранить экологию планеты.

Подробное описание естественных источников

Прежде всего, стоит рассмотреть извержения вулканов, так как они наносят огромный ущерб экологии. В недрах Земли протекает множество процессов и реакций, и в ходе некоторых из них образуются разные химические соединения. При извержении вулкана в воздух помимо огромного количества пыли и прочих твёрдых компонентов пород попадают и многочисленные соединения: сероводород, сульфаты, оксиды серы. Основная особенность этого загрязнителя заключается в том, что он непредсказуем и не устраним.

Удивительно, но флора тоже может негативно влиять на окружающую нас среду. Например, в воздух попадает мельчайшая пыльца некоторых растений, и так как она имеет незначительный вес, то способна подниматься вверх, подхватываться воздушными потоками и даже проникать в атмосферные слои.

Некоторые представители флоры выделяют ядовитые вещества и газы, которые тоже характеризуются вредным влиянием. И, наконец, растения гниют, и в хода данного процесса тоже могут образовываться газообразные соединения, не лучшим образом действующие на окружающую среду.

Животные, живущие на планете, непреднамеренно и неумышленно влияют на среду, и такое влияние может быть неблагоприятным.

• Во-первых, оказывать негативное воздействие могут продукты их жизнедеятельности, включая экскременты и некоторые выделения.
• Во-вторых, умирающие естественным путём или погибающие представители фауны никем не утилизируются и не погружаются в землю, а находятся на её поверхности и испускают газы и другие соединения.

Тогда и сейчас: с чего начиналось загрязнение воздуха?

Впервые проблема загрязнения воздуха встала перед человечеством в эпоху индустриализации, когда интенсивное развитие промышленности и рост городов привели к тому, что от дыма и копоти у рабочего населения начали появляться характерные симптомы отравления грязным воздухом – головная боль, недомогание и раздражение носоглотки, впоследствии превращающиеся в нервные и респираторные заболевания.

Вплоть до середины XX века в Европе и США ответственность за воздушное загрязнение несли владельцы предприятий: за соблюдением постановлений муниципалитета пристально следила специальная инспекция. Однако с развитием объемов промышленности и технического прогресса подобные попытки установить контроль над загрязнением воздуха потерпели сокрушительное фиаско – городские власти оказались не в состоянии учесть все производственные факторы риска.

Рис. 4. Великий лондонский смог 1952 года, фото из открытого источника.

Необходимость контролировать уровень воздушного загрязнения на государственном уровне встала перед правительствами промышленно развитых стран после лондонских событий декабря 1952 года, вошедших в историю под названием «Великий смог». Ядовитый туман вперемешку с дымом и копотью накрывал город в течение пяти дней, в результате чего от отравления погибло свыше 12 тысяч человек. Спустя десятилетие национальные законы по защите чистоты воздуха были приняты в США и большинстве стран Европы.

Проблемы экологического законодательства

В Руководящих принципах ВОЗ по качеству воздуха зафиксированы предельное суточное и предельное среднегодовое содержание в воздухе пяти наиболее распространённых загрязнителей – озона (О₃), диоксида азота (NO₂), сернистого газа (SO2₂) и твёрдых частиц диаметром меньше 2,5 мкм и частиц от 2,5 до 10 мкм6. Документ строго регламентирует нормы допустимого загрязнения и приводит исследования, на основе которых эти нормы были установлены.

Данные принципы действуют во всех странах-членах ВОЗ, однако некоторые развивающиеся страны, являющиеся основным источником воздушного загрязнения, не входят в их список и в вопросах чистоты воздуха руководствуются исключительно национальными законами. Несмотря на усилия общественных активистов и некоммерческих организаций, местные стандарты качества воздуха в Индии и Китае по-прежнему отстают от общемировых – что приводит к произволу промышленников и стремительно увеличивающейся смертности от отравления токсичными выбросами.

Рис. 5. В 2018 году после праздника Дивали в Нью-Дели уровень загрязнения воздуха превысил нормальные показатели в 20 раз. Источник – Euronews.

В связи со сложившейся ситуацией инициатива по спасению воздушной среды в развивающихся странах переходит в руки рядовых граждан. Одним из крупнейших некоммерческих проектов стал сервис World Air Quality Index, созданный группой независимых специалистов из Пекина, и позволяющий отслеживать текущий уровень воздушного загрязнения по всему миру.

Как измеряется уровень воздушного загрязнения атмосферы?

Определить уровень загрязнения позволяет индекс Air Quality Index (AQI), для определения которого используются 5 различных датчиков, отслеживающих текущую концентрацию основных загрязнителей в воздухе. Сам же индекс высчитывается с помощью машинных алгоритмов и составляет от 0 до 300+ единиц.

Значения AQI соответствуют шести уровням безопасности:

• 0-50 единиц – хороший,
• 51-100 единиц – удовлетворительный,
• 101-150 единиц – нездоровый для чувствительного населения,
• 151-200 единиц – нездоровый,
• 201-300 единиц – очень нездоровый,
• 300+ единиц – опасный5.

Рис. 6. Текущий AQI в мире по данным World Air Quality Index

Сегодня сервис охватывает данные 123 стран по всему миру. Данные о загрязнении воздуха в России на текущий момент доступны только по Москве и Московской области.

Китай

Китай является лидером по загрязнению воздуха в городах. Плата за высокие темпы экономического роста – города покрытые смогом и высокий процент смертности.

На карте представлены данные об уровне смертности в странах от загрязнения воздуха. Самые высокие показатели в Китае:

Борьба с загрязнением воздуха в Китае началась в 2014 году. За четыре года крупнейшие города сократили выброс тонкодисперсных частиц на 32%. На достижение цели было потрачено 390 млрд. долл.

Для защиты воздуха от загрязнений заморозили строительство 103 угольных электростанций. Остальные перешли на газ. Были узаконены нормы по загрязнению воздуха выхлопными газами автомобилей. Правительство планирует утилизировать миллионы старых машин. Было снижено финансирование производства стали. Деньги пошли на разработку неископаемого топлива.

Если дальнейшие действия правительства будут такими же, то средняя продолжительность жизни в Китае вырастет на 2,5 года.

Как уменьшить загрязнение воздуха?

Для решения данной проблемы в больших городах необходимо использовать на крупных промышленных предприятиях фильтры очистки, безотходное производство и заниматься озеленением промышленных районов. Для уменьшения выбросов автомобильного транспорта необходимо устанавливать на выхлопные трубы фильтры очистки, добавлять в топливо примеси которые исключают содержание свинца, а также необходимо наладить производство эко-автомобилей.

Все автотрассы необходимо отделять от жилых домов с помощью зеленых насаждений. При возможности крупные предприятия необходимо размещать за чертой города. В сельском хозяйстве для удобрения фермерских угодий необходимо использовать удобрения из компоста и навоза, дабы исключить использования химических удобрений.

Правительства многих стран создают нормативную базу, в которой регулируются нормы выбросов вредных веществ в воздушное пространство. И только совместные усилия каждого жителя планеты помогут в решении данной проблемы.

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

Продолжение табл.

4.1

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

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.

Принятие мер

Бороться с высоким уровнем загрязнений воздуха требуется на всех уровнях организации государства. Примечательный и грустный факт: Россия входит в число стран с самой плохой экологией в мире.

Более чем в 120 городах обнаружено сильнейшее превышение нормы концентрации токсичных веществ. В основном это крупнейшие города, а также пункты, в которых расположены крупные промышленные объекты. Очевидно, что основной источник загрязнения воздуха — выхлопные газы и производственные отходы.

1. Среди главных механизмов борьбы с загрязнением атмосферного воздуха рассматривается поиск альтернативных и безопасных видов энергии. Солнечная, ветровая, геотермальная энергии, создание электромобилей и многое-многое другое должно помочь снизить концентрацию вредных веществ в атмосфере.
2. Другая необходимая мера — озеленение регионов. Чрезмерная вырубка лесов привела к острой нехватке зеленых насаждений, позволяющих бороться с избытком углекислого газа. В последние годы постепенно осуществляются проекты по внедрение проектов по озеленению больших площадей в мегаполисах и крупных промышленных центрах.
3. Другой аспект — регулирование количества транспортных выхлопов. Казалось бы, сделать это невозможно, особенно, в городах-миллионниках. Однако современные технологии позволяют устанавливать специальные фильтры, пусть немного, но снижающие концентрацию токсинов в выхлопах.
4. То же самое касается и защитных фильтров в очистных системах на крупных промышленных предприятиях. Одновременно с этим разрабатываются новые виды экологически чистого топлива, не загрязняющие атмосферу.

В конце концов, еще одна важная мера по борьбе с усиливающимся загрязнением воздуха — принятие законов, регулирующих бережное отношение к природе. Вместе с этим необходимо с ранних лет воспитывать в детях ответственность за свои действия.

Современное состояние воздуха оставляет желать лучшего, поскольку уровень его загрязнения в некоторых регионах мира поразительно высок. Источники этого загрязнения подвластны нам лишь отчасти: ряд природных явлений вносят свой вклад в повышение концентрации загрязнителей в атмосфере.

Однако влияние человека заметно превышает природную «работу»: промышленность, сельское хозяйство, вырубка лесов, выхлопные газы — все это буквально за несколько десятилетий довело состояние воздуха до катастрофического. Но хотя ежедневно атмосфера загрязняется тоннами выхлопов и отходов, этот процесс еще нельзя назвать необратимым, поэтому все в наших руках.

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.

Как определяют степень загрязненности воздуха?

Для определения уровня антропогенного загрязнения несколько индексов. Это необходимо для учета концентрации вредных веществ и частоты появления выбросов:

1. Стандартный индекс (СИ). Показатель характеризует отношение максимальной измеренной концентрации антропогенного загрязняющего материала к допустимой концентрации примеси.
2. Наибольшая повторяемость (НП). Выражается в процентах, показывает, как часто происходило превышение допустимой концентрации на протяжении месяца или года.
3. Индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Относится к комплексным величинам для регистрации коэффициента загрязнителя.

На основании полученных данных выясняется уровень антропогенного загрязнения:

Воздействие на справедливость в области здравоохранения, развитие и изменение климата

Если не произойдет существенного изменения в политике, то общее число людей, лишенных доступа к чистым видам топлива и технологиям, до 2030 г. будет оставаться, в целом, без изменений (Международное энергетическое агентство, 2017 г.)(1), что затруднит выполнение Повестки дня в области устойчивого развития на период до 2030 года.

• Сбор топлива создает повышенный риск повреждения опорно-двигательной системы, отнимает у детей и женщин много времени, ограничивает другие продуктивные виды деятельности (например, получение дохода) и вынуждает детей бросать школу. В странах и районах с низким уровнем безопасности женщины и дети подвержены повышенному риску насилия и травматизма в процессе сбора топлива.
• Черный углерод (частицы гари) и метан, которые выбрасываются в процессе сгорания в неэффективных печах, являются загрязняющими веществами, оказывающими мощное воздействие на климатические изменения.
• Многие виды топлива и технологии, используемые домохозяйствами для приготовления пищи, отопления и освещения, создают повышенный риск для безопасности. Отравление керосином — один из наиболее частых видов отравления в детском возрасте, и значительная доля всех случаев получения тяжелых ожогов и травм в странах с низким и средним уровнем доходов связана именно с тем, какие виды топлива и технологии используют домохозяйства для приготовления пищи, отопления и/или освещения.
• Из-за отсутствия доступа к электричеству у 1 миллиарда людей (многие из которых поэтому вынуждены пользоваться для освещения керосиновыми лампами) семьи подвергаются воздействию мельчайших твердых частиц и других рисков для здоровья, таких как ожоги, травмы и отравления при проглатывании топлива, а также имеют ограниченный доступ к другим возможностям для охраны здоровья и развития, например, для учебы или занятия мелким промыслом или ремеслами, для которых требуется надлежащее освещение.

Природные источники засорения

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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.