Антропогенные воздействия на атмосферу

Это означает, что химическая промышленность должна быть модифицирована для того, чтобы изменить или исключить те процессы, которые приводят к образованию диоксинов и диоксиноподобных веществ.

Мусоросжигательные заводы – основной поставщик таких веществ в  атмосферу. «Сжигатель есть машина, которая производит токсичные вещества, загрязняющую среду, из сравнительно безопасных материалов».(Jeff Bailey. Wall Street Journal, 11.08.93). Сжигатели фантастически дороги по сравнению с другими способами переработки мусора, и финансовые прогнозы для развития этого сектора крайне неблагоприятны. В дымах МСЗ опасных металлов в некоторых случаях в тысячи раз больше, чем в обычном воздухе. Токсичные металлы выбрасываются в виде солей или оксидов, то есть в устойчивом виде, и могут лежать неопределенное число лет, накапливаясь постепенно и с пылью попадая в организм человека. Опасность токсичных металлов именно в том, что они могут накапливаться. Естественно, что почти все железо (99%) уходит в шлак, но уже медь частично летит с пылью, и именно она ответственна за образование диоксинов в зонах охлаждения газов. Кадмий летит с пылью, и удержать его на фильтрах трудно – 12% улетает в трубу. Но ртуть почти целиком (72%) следует за кадмием. Тяжелые металлы оседают вокруг МСЗ по розе ветров и образуют характерное пятно загрязнений, а уж потом начинаются миграционные процессы, и токсичные металлы, особенно ртуть, расходятся во все стороны, попадая к нам на стол. Мигрируя по пищевым цепям, ртуть накапливается в морских и речных организмах. Болезнь Минимата, которая поразила жителей на берегу залива в Японии, была вызвана сбросом ртутьсодержащих отходов промышленным концерном, производившим ПВХ – пластмассы. После того как погибли 200 человек, производство остановили, бухту  г.Минимата осушили, а ил, содержащий ртуть, был удален. Так, в Массачусетсе мусоросжигающий завод выбрасывает 19 тонн ртути в год, в Эвергладесе высокие уровни ртути в рыбе были прямо связаны с выбросами МСЗ.

И, наконец, самыми опасными из продуктов  неполного сгорания являются  диоксины. Диоксинами пропитана вся среда вокруг МСЗ. Та часть диоксинов, которая попадает в трубу, почти целиком связана с пылью. Это естественно, так как диоксины очень хорошо адсорбируются на любых материалах. Японские ученные исследовали волосы рабочих МСЗ и контрольной группы людей. Оказалось, что токсичность волос рабочих МСЗ в 3,7 раза выше контроля. Аналогичный результат был получен и при анализе крови: содержание диоксинов в крови был у них на 30% выше, чем у контрольной группы. Опасно ли это?  Неподалеку от МСЗ была выявлена зона с высоким показателями  смертности от рака. Изучение загрязнения диоксинами окрестностей завода показало, что в зоне до 1,1 км к югу от завода из 57 умерших в течение 1985-1995 годов 24 умерли от рака (42%), а в зоне от 1,1 до 2,0 км из 167 умерших только 34 умерли от рака (20%). Тяжелые частицы, несущие диоксины, выпадают как раз в зоне, прилегающей к трубе МСЗ, однако более мелкие частицы разносят диоксины по всей стране. Так, летучая зола мурманского МСЗ содержит 2 нг/г, что на порядок выше, чем для западных заводов. Содержание диоксинов в грудном молоке мурманских матерей во многом связано с работой этого завода. Вывод:

А) мусоросжигательные заводы действительно  опасны;

Б) мусоросжигательные заводы все-таки собираются строить;

В) высшее начальство все это прекрасно знает.

Типичные ошибки авторов проектов мусоросжигательных заводов:

1.Не рассматриваются альтернативные  проекты.

2.Неверно рассчитывается ширина  санитарной зоны.

3.Отсутствует рассмотрение воздействия  на окружающую среду – леса, воды и животный мир.

4.Не учитываются отдельные последствия  работы МСЗ.

5.Учет чрезвычайной стойкости  диоксинов.

6.Диоксины не исчезают из  окружающей среды десятилетиями.

5. Автомобиль: благо цивилизации или её бич?

Выбросы автотранспорта и мероприятия по борьбе с ними.

Автомобиль—не роскошь, а средство передвижения. Это  известно всем. Но то, что машина из блага цивилизации может превратиться в ее бич, человечество стало понимать сравнительно недавно. Чем больше машин выходит на улицы, тем труднее горожанам мирно сосуществовать с их стальным гудящим и чадящим потоком. В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержатся окись углерода, окислы азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен. Достаточно сказать, что ученые уже обнаружили в этих газах около 200 компонентов. Окись углерода, например, попадая в кровь, так действует на красные кровяные шарики — эритроциты, что они теряют способность транспортировать кислород. В результате наступает кислородное голодание организма, что прежде всего сказывается на центральной нервной системе. Когда мы вдыхаем окислы азота, они в дыхательных путях соединяются с водой и образуют азотную и азотистую кислоты. В результате возникает не только раздражение слизистых оболочек, но и весьма тяжелые заболевания. Считается, что окислы азота в 10 раз опаснее для организма, чем окись углерода. Типичным представителем канцерогенных веществ, т. е. веществ, способствующих возникновению раковых опухолей, является бенз(а)пирен.

Именно  в развитии автотранспорта и, стало быть, во все большем засорении городского воздуха автомобильными газами многие ученые видят главную причину увеличения смертности от рака легких. Частота этого заболевания в городе намного выше, чем в сельской местности.

К факторам, оказывающим неблагоприятное влияние на организм человека, относятся также соединения свинца, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта. В атмосферном воздухе свинец содержится почти исключительно в виде неорганических соединений. Количество  свинца в крови человека возрастает пропорционально с увеличением его содержания в воздухе. Последнее ведет к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом, и, следовательно, к нарушению обменных процессов в организме.

К концу  двадцатого столетия парк грузовых и легковых автомобилей увеличился до 700—800 млн. единиц. Противоречия, из которых «соткан» автомобиль, пожалуй, ни в чем не выявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой — отравляет ее в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Если помножить эти цифры на 800 млн. ед. мирового парка автомобилей, можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.

Увеличение  количества взвешенной в воздухе  и осевшей на поверхности пыли объясняется также повышенным износом асфальтового покрытия автомобильных дорог вследствие применения ошипованных шин.

В ряде городов образуется фотохимический туман (смог). Для его возникновения необходим солнечный свет, вызывающий сложные фотохимические превращения в смеси углеводородов и окислов азота автомобильных выбросов. В ходе фотохимических реакций образуются новые вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения.

При фотохимическом тумане появляется неприятный запах, резко ухудшается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и различных других хронических заболеваний. Фотохимический туман отрицательно действует на нервную систему, вызывает обострение бронхиальной астмы. Повреждает он и растения. Через некоторое время после начала повреждения нижняя поверхность листьев приобретает серебристый или бронзовый оттенок, а верхняя становится пятнистой с белым налетом. Затем наступает быстрое увядание. Фотохимический туман вызывает коррозию металлов, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, портит одежду, нарушает работу транспорта.

Основной  причиной фотохимического тумана являются отработанные газы автомобилей. На каждом километре пути легковой автомобиль выделяет около 10 г окиси азота. В Лос-Анджелесе, где имеется более 4 млн. автомобилей, в воздух поступает до 4т этого газа. Кроме того, здесь часты температурные инверсии — до 260 дней в году. Инверсионный слой располагается на небольшой высоте, а интенсивность солнечной радиации достаточно велика, поэтому явно выраженный фотохимический туман наблюдается в Лос-Анджелесе более 60 дней в году. Отсюда и пошла печальная слава этого города как родины фотохимического тумана — явления, искусственно созданного человеком.

Фотохимический  туман возникает в загрязненном воздухе в результате фотохимических реакций, протекающих под действием солнечного излучения. В ясные дни солнечная радиация вызывает расщепление молекул двуокиси азота с образованием окиси азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дает озон. Казалось бы, озон в присутствии окиси азота, окисляя последнюю, должен снова превратиться в молекулярный кислород, а окись азота — в двуокись. Но этого не происходит. Почему? Окись азота вступает в реакцию с содержащимися в отработанных газах олефинами, которые расщепляются и образуют осколки молекул. Так образуется избыток озона.

В результате продолжающегося явления фотолиза новые массы двуокиси азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает цепная реакция, и в атмосфере происходит постепенное накопление озона. Ночью процесс образования озона прекращается. При вступлении озона в реакцию с олефинами образуются различные перекиси, которые и составляют характерные для фотохимического тумана продукты окисления (оксиданты).

К веществам, участвующим в фотохимических реакциях, относятся альдегиды, раздражающие глаза и вызывающие боль в горле  уже при сравнительно малой концентрации. При большей концентрации альдегиды парализуют движение тонких ресничек в дыхательных путях, снижая тем самым способность организма к защите. Пероксиацетилнитраты также раздражают глаза. Однако эти вещества влияют на функции легких и органов кровообращения начиная с такой малой концентрации, когда человек еще не замечает, что ему щиплет глаза.

В процессе образования оксидантов возникают  так называемые свободные радикалы, отличающиеся высокой реакционной способностью. В этой своеобразной атмосферной химической лаборатории происходит образование сложной смеси органических перекисей, которые и являются действующим фактором тумана. В настоящее время во многих крупных городах ряда зарубежных стран — Нью-Йорке,' Чикаго, Бостоне, Дейтройте, Токио, Милане образуется фотохимический туман.

В городах  России число автомобилей растет гак быстро, что при достаточной инсоляции в атмосфере наших городов могут иметь место такие же процессы, как и в городах США.

Причины «дымления» автомобилей различны —  неисправность двигателя, неотлаженность системы питания или зажигания. Если все автомобильные двигатели будут правильно отрегулированы, то выброс вредных веществ в атмосферу уменьшится в 3—5 раз. Нарушение технологической дисциплины, нежелание лишний час покопаться в двигателе приводят к тому, что автомобиль неделями, а то и месяцами развозит по улицам ядовитый чад. Плохо накачанные шины не только быстрее изнашиваются, но и увеличивают сопротивление движению, а значит, больше сжигается горючего.

Неумелое  поведение водителя за рулем (неправильный выбор скоростей движения, резкие разгоны и торможения, превышение установленной скорости), а также самостоятельная регулировка (например, увеличение частоты вращения на холостом ходу) и нарушение инструкций по эксплуатации автомобиля нередко приводят к увеличению загрязнения окружающей среды, снижая эффективность усилий целых конструкторских коллективов. Поэтому разъяснительная работа среди водителей автомобилей в этом направлении очень важна.

Оценка  автомобилей по токсичности отработавших газов. Низкий уровень технического обслуживания и контроля за состоянием автотранспортных средств приводит к расстройству узлов и систем автомобиля. В результате выбросы вредных веществ у таких автомобилей возрастают, намного превышая установленную для данного типа автомобилей норму. Все это приводит к тому, что эффективность мероприятий, осуществляемых автомобильной промышленностью по обеспечению требований стандартов, снижается, а нередко вообще сводится на нет. В этих условиях более актуальной становится задача не только и не столько совершенствования конструкции автомобиля с точки зрения ограничения токсичности, сколько повышения уровня технического обслуживания и совершенствования систем и методов контроля за техническим состоянием.

Многие  транспортные предприятия имеют  свое диагностическое оборудование, применение которого позволяет быстро оценить техническое состояние автомобилей и не выпускать на линию неисправные машины.

В нашей  стране существуют стандарты на нормы  и методы определения вредных веществ в отработанных газах автомобилей и двигателей.

Президиум Верхрвного Совета СССР утвердил в августе 1982 г. Указ «Об административной ответственности за нарушение законодательства об охране атхмосферного воздуха», предусматривающий ответственность должностных лиц и отдельных граждан за выпуск и эксплуатацию автомобилей и автотранспортных средств, у которых содержание загрязняющих веществ в выбросах, а также уровень шума, производимого ими при работе, превышают установленные нормативы. Между тем еще не все водители и индивидуальные владельцы автомобилей знают, что соблюдение норм допустимого выброса окиси углерода в отработанных газах автомобилей с бензиновыми двигателями, как и норм дымности дизельных автомобилей не только снижает загрязненность атмосферного воздуха, но и ощутимо экономит топливо.

В России разрабатываются катализаторы, которые снижают уровень СО в отработанных газах на 80%, СП — на 70%, a NO_x — на 50%. В целом токсичность выброса уменьшается в 10 раз. Процесс окисления СО и СИ по существу беспламенный и протекает при прохождении отработанных газов через слой носителя (например, керамических гранул) катализатора.