Забруднення атмосферного повітря та основні чинники забруднення

На формування антропогенних забруднень атмосферного повітря впливає характер джерел забруднень технологічних агрегатів, що виділяють у процесі експлуатації шкідливі речовини в атмосферу. Розрізнять стаціонарні та пересувні джерело забруднення атмосферного.

Атмосферне повітря забруднюється різними газами, дрібними часточками і рідкими речовинами, які негативно впливають на живі істоти, погіршуючи умови їх існування. Джерела забруднення атмосфери можуть бути природними і штучними (антропогенними) (рис.1.3).

Природне забруднення атмосфери. До природних джерел атмосферного забруднення відносять пилові бурі, виверження вулканів, космічний пил та ін.. Продукти природного забруднення атмосфери на 3/4 складені із неорганічних речовин. Це продукти вивітрювання гірських порід, частинки ґрунтів, попіл, сіль та ін. [3].

Рис. 1.3. Джерела забруднення атмосферного повітря

В атмосфері Землі присутні різноманітні органічні домішки, які є продуктами життєдіяльності організмів. Це вуглеводні спирти, органічні кислоти, ефіри, альдегіди. Фітогенні хімічно активні газоподібні продукти виділення отримали назву атмовітамінів. Вони використовуються багатьма організмами для життєвих потреб. Органічні речовини, які згубно діють на бактерії, мікроорганізми, гриби отримали назву фітонциди.

Якщо природні джерела забруднення не перевищуються ГДК, то вони не спричинюють істотних змін повітря. Інтенсивне поширення природного джерела забруднення на певній території (викиди попелу і газів вулканами, лісові і степові пожежі), може стати серйозною причиною забруднення атмосфери. Такі явища зумовлюють іноді утворення світлонепроникного екрана навколо Землі, а також зміну її теплового балансу. Проте природні забруднення атмосфери здебільшого не завдають великої шкоди людині, бо відбуваються за певними біологічними законами і регулюються кругообігом речовин, виявляються періодично.

Штучне (антропогенне) забруднення атмосфери відбувається під впливом діяльності людини внаслідок зміни її складу і властивостей. Штучні джерела забруднення поділяються на стаціонарні і пересувні.

Розглянемо найважливіші штучні джерела забруднення:

• Теплові електростанції. Забруднюють атмосферу викидами, що містять ангідрид сульфуру, двоокис сульфуру, окисли нітрогену, сажу, яка є носієм смолистих речовин, пил і золу, що містять солі важких металів.

• Комбінати чорної металургії, що включають доменне, сталеплавильне, прокатне виробництва; гірничорудні цехи, агломераційні фабрики, заводи коксохімічні та по переробці відходів основних виробництв, теплоенергетичні установки. Викиди цих підприємств в атмосферу містять карбону оксид, ангідрид сульфуру, пил, сульфід водню, нітрит водню (аміак), сульфід карбону, аерозолі хрому і марганцю бензол, фенол, піридин, нафталан.

• Кольорова металургія - забруднює атмосферу сполуками флуору кольорових і важких металів (часто у вигляді аерозолів), парами ртуті, сірчистим ангідридом, нітрогену оксидом, карбону оксидом, поліметалічним пилом, смолистими речовинами, карбон гідридами, що містять бенз(а)пірен.

• Машинобудування і металообробка. Викиди в атмосферу підприємств цього профілю містять аерозолі сполук кольорових і важких металів, зокрема парів ртуті, з парами органічних розчинників.

• Нафтопереробна і нафтохімічна промисловість. Є джерелом таких забруднювачів атмосфери: сульфід водню, сірчистого ангідриду, карбону оксидом, аміаку, вуглеводнів, у тому числі бенз(а)пірену.

• Підприємства неорганічної хімії. Викиди в атмосферу містять сульфуру й нітрогену оксид, сульфід водню, аміак, сполуки фтору, вільний хлор, оксид карбону.

• Підприємства органічної хімії, викидають в атмосферу велику кількість органічних речовин, що мають складний хімічний склад, соляної кислоти, сполук важких металів, сажі й пилу.

• Підприємства по виробництву будівельних матеріалів, забруднюють атмосферу пилом, що містить сполуки важких металів, фтору, двоокису кремнію, азбесту, гіпсу, тонкодисперсним скляним пилом.

• Хімічне забруднення атмосфери автотранспортом. Важливим фактором, який визначає географію хімічного забруднення середовища, є автотранспорт. Причому географічні закономірності поширення забруднювачів, які від нього надходять, дуже складні і визначаються не тільки конфігурацією мережі автомагістралей та інтенсивністю переміщення ними автотранспорту, але й великою кількістю перехресть, де автотранспорт працює на перемінних режимах. Кількість моторизованого транспорту в усьому світі складає 630 млн одиниць і вона ймовірно подвоїться в наступні 20 або 30 років [9].

Забруднення навколишнього середовища автотранспортом - одне з найбільш небезпечних для здоров'я людини, тому що вихлопні гази надходять у приземний шар повітря, звідки утруднене їх розсіювання; до того ж будинки жилих кварталів, які знаходяться поряд з автомагістралями, є свого роду екраном для вловлювання забруднювачів [6].

У складі відпрацьованих газів автомобілів найбільшу питому вагу за об'ємом мають - карбон монооксиду (0,5-10%), нітроген оксиду (до 0,8%), неспалені вуглеводні (0,2-3,0%), альдегіди (до 0,2%) та сажа [5].

Найбільш поширені забруднювачі атмосфери поступають до неї в основному в двох видах: або у вигляді завислих частинок (аерозолей), або у вигляді газів. По масі найбільшу частку (80-90%) - всіх викидів в атмосферу складають газоподібні викиди [1].

Розглянемо основні шкідливі домішки антропогенного походження:

• Карбон оксид. Виходить при неповному згорянні вуглецевих речовин. У повітря він потрапляє в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами і викидами промислових підприємств. Оксид вуглецю є з'єднанням, що активно реагує зі складовими частинами атмосфери і сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.

• Сірчистий ангідрид (діоксид сірки) – безколірний газ з різким запахом. Виділяється в процесі згорання сірковмісного палива або переробки сірчистих руд. Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків в гірничорудних відвалах. Сірчастий андегрід надходить до навколишнього середовища внаслідок викидів підприємствами теплоенергетики і комунально-побутовими секторами, транспортом. Він є другим забруднювачем атмосфери після вуглекислого газу. Викиди від сірчистого ангідрида спричиняють утворення кислотних опадів.

• Сульфід водню і сульфід карбону. Поступають в атмосферу окремо або разом з іншими з'єднаннями сульфіду. Основними джерелами викиду є підприємства по виготовленню штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окисленню до сірчаного ангідриду.

• Нітроген оксиду – сполуки нітрогену з оксигеном. Природними джерелами надходження оксиду нітрогену в навколишнє середовище: розряди блискавки, виверження вулканів. Всі інші: підприємства хімічної промисловості, виробництво мінеральних добрив, вибухових речовин, нітратної кислоти, бактеріальний розклад силосу та ін. - антропогенні. Найбільші обсяги викидів оксиду нітрогену в атмосферу - від автомобільного транспорту. Динаміка концентрацій оксиду нітрогену у міське повітря протягом доби тісно пов’язана з інтенсивністю руху транспорту й сонячного випромінювання. Так, у світловий час доби накопичення зростає внаслідок фотохімічного окиснення цього газу. Даний оксид – небезпечний забруднювач через його високу токсичність і несприятливу зміну в атмосфері, які він спричиняє ( кислотні опади, смог). У процесі перетворень у стратосфері він спричиняє руйнування озону.

• Сполуки фтору. Джерелами забруднення є підприємства по виробництву алюмінію, емалей, скла, кераміки, сталі, фосфорних добрив. Речовини, що містять фтор, поступають в атмосферу у вигляді газоподібних з'єднань - фтороводорода або пил фториду натрію і кальцію. Солуки характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

• Сполуки хлору. Поступають в атмосферу від хімічних підприємств, що виробляють соляну кислоту, пестициди, які містять хлор, органічні фарбники, гідролізний спирт, хлорне вапно, сода. У атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлора і пари соляної кислоти. Токсичність хлора визначається видом з'єднань і їх концентрацією. У металургійній промисловості при виплавці чавуну і при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу різних важких металів і отруйних газів.

• Крім газоподібних забруднюючих речовин, в атмосферу поступає велика кількість твердих частинок. Це пил, кіптява і сажа. Велику небезпеку таїть забруднення природного середовища важкими металами. Свинець, кадмій, меркурій, мідь, нікель, цинк, хром, ванадій стали практично постійними компонентами повітря промислових центрів [4].