Естественное и антропогенное загрязнение атмосферы

Основные загрязняющие радиоактивные вещества

Радиоактивное загрязнение предполагает выбросы компонентов, загрязняющих окружающую среду. Каждый радионуклид характеризуется периодом полураспада. Это срок, после которого элемент утратит свои радиоактивные свойства. Сравнительная таблица основных загрязняющих веществ:

Наименование Период полураспада Основные источники
Йод-131 8 суток Ядерные испытания
Стронций-90 28,8 года Выбросы АЭС, ядерные взрывы
Цезий-137 30 лет Ядерные испытания, техногенные аварии АЭС
Кобальт-60 5,3 года Медицина и наука
Америций-241 433 года Атомная промышленность

Наибольшую опасность несут йод, америций и стронций. Цезий является одним из основных компонентов загрязнения биосферы в ходе ядерных испытаний. Кобальт имеет искусственное происхождение и широко применяется в научных целях (радиохирургия, модификация полимеров и пр.).

Чем грозит человечеству глобальное загрязнение воздушной оболочки нашей планеты?
Читать

Определение степени загрязнения воздуха с помощью индекса загрязнения атмосферы
Подробнее

Загрязнение атмосферы Земли: классификация по виду и составу
Смотреть

Сельское хозяйство

Аграрный комплекс оказывает весьма разрушительное воздействие на землю. Стремясь защитить растения от вредителей и возбудителей болезней, люди используют ядохимикаты, а это тоже источники загрязнения почвы. Отравленные вещества напрямую попадают в пищевые цепочки и отрицательно влияют и на растения, и на животных, и на людей. Пестициды и инсектициды не только позволяют спасти урожай, но и наносят большой вред экосистемам. Некоторые препараты содержат ртуть.

Удобрения также небезопасны. Эти химические вещества применяются для стимуляции роста сельскохозяйственных культур. Однако большое их количество также может нанести вред. Дело в том, что минеральные удобрения – искусственные, в них содержится концентрированная доза микроэлементов. Именно неумеренное использование химических веществ приводит к образованию нитратов и нитритов, а также многих других вредных соединений.

Проблема загрязнения воздуха

От загрязнения воздуха страдает большая часть человечества. Особенно актуальна эта проблема для крупных городов, промышленных зон, для таких стран, как Индия и Китай, где пагубное влияние наблюдается почти повсеместно.

Главными загрязнителями являются оксиды серы, оксиды азота, углекислый газ, озон, углеводороды, угарный газ, хлорорганические соединения, тяжелые металлы, сажа, пыль, асбестовые частицы. Выброс оксидов серы ведет к выпадению кислотных дождей. Оксиды азота усиливают городской смог. Углекислый газ в высоких концентрациях приводит к сонливости и головной боли. Приземный озон считается токсичным для человека соединением. Углеводороды могут повысить риск онкологических заболеваний и других проблем со здоровьем. Угарный газ вызывает проблемы с дыханием. Хлорорганические соединения могут быть токсичными и канцерогенными, накапливаются в организме.

Содержание пыли в крупных городах часто превышает ПДК в 5 — 7 раз, оксида углерода – в 20 — 30 раз, а соединений серы – в 4 — 8 раз.

В наибольшей мере загрязнение воздуха зависит от техногенного воздействия транспорта, сжигания угля, промышленных предприятий, пожаров.


Смотреть галерею

В целях уменьшения загрязнения во многих странах действуют правила по нормированию выбросов. Ослабить проблему загрязнения воздуха поможет переход транспорта на электрическую и/или водородную тягу.

Охрана жизнедеятельности человека

Для предотвращения техногенных и антропогенных опасностей людей обучают правилам работы и безопасности на рабочем месте. Руководители проводят разъясняющие беседы, тренировочные ситуации, проверяют физическую и психологическую готовность сотрудников к ЧС.

Чтобы правильно оценить обстановку и принять решение, человек должен научиться адекватно оценивать ситуацию и не паниковать.

Антропогенные опасности также могут называться техногенными – в случае создания угрозы техническими средствами. Для устранения опасных и вредных факторов техногенного характера необходимо:

  • совершенствование источника возникновения опасности – своевременное обновление оборудования и установка фильтров;
  • применение защитных механизмов и средств – специализированных костюмов, масок и обеспечение комфортного рабочего места;
  • повышение квалификации работников – обучение и переобучение персонала;
  • подбор сотрудников с учетом психофизических качеств, необходимых для выполнения конкретных обязанностей;
  • стимулирование безопасности деятельности – проведение разъяснений по вопросам охраны труда и последствий несоблюдения правил.

Последствия загрязнения

Последствия загрязнения можно условно разделить на обратимые и необратимые. К первой категории относятся случаи, когда биотоп может постепенно восстановиться, если будет прекращено дальнейшее загрязнение окружающей природы. Во втором случае урон настолько большой, что полное восстановление прежних характеристик среды уже не представляется возможным. Когда речь заходит об антропогенном загрязнении, причины и последствия данного феномена взаимосвязаны. От засорения почв, водных ресурсов и атмосферы страдают не только все виды животных и растений, но и сам человек.

Деградация окружающей среды

Загрязнение среды в первую очередь приводит к ее деградации. Выбросы углекислого газа и других соединений в атмосферу ухудшают проникновение солнечных лучей к поверхности земли. Это приводит к тому, что воздушная оболочка планеты постепенно разогревается, вызывая нарушение процесса фотосинтеза у растений.

Таким образом, постепенно снижается выработка кислорода. Выбросы в атмосферу оксида азота и диоксида серы способны стать причиной кислотных дождей и вымирания биотопов. Разливы нефти приводят к отмиранию растений и гибели животных на больших территориях. Флора и фауна оскудевают.

Здоровье человека

Уже доказана взаимосвязь более 300 опасных заболеваний с состоянием экосистемы. В регионах с повышенным уровнем загрязнения воздуха чаще диагностируется рак легких, астма, хронические бронхиты и заболевания сердечно-сосудистой системы. Употребление пищи, в которую попали тяжелые металлы, может стать причиной нарушения работы почек, печени, поджелудочной железы и органов пищеварения.

Воздействие данных соединений повышает риск развития злокачественных опухолей внутренних органов. Загрязнение воды приводит к повышению количества случаев заболеваемости дерматологическими патологиями. Вибрация приводит к поражению опорно-двигательного аппарата и нарушению работы нервной системы.

Неплодородные земли

Нерациональное использование сельскохозяйственных угодий, в т.ч. выраженное систематическим применением инсектицидов, гербицидов, удобрений, а также сливом химических отходов, приводит к истощению почв. Грунт становится неплодородным.

Сейчас более 27% земель, которые ранее использовались для выращивание культурных растений, засолены или просто стали неплодородными. Возможность восстановления данных угодий активно изучается, но даже отдых на протяжении 10 лет не всегда позволяет земле снова стать плодородной.

Кроме того, в рамках развития сельского хозяйства активно распахивается целина. Это нередко приводит к тому, что питательный слой почвы, не удерживаемый корнями растений, сдувается ветрами. Из-за этого обширные территории стали похожими на пустыню.

Истощение озонового слоя

Озоновый слой – это тонкая оболочка, которая защищает землю от вредного ультрафиолета и других излучений, исходящих из космоса. Без нее жизнь на суше была бы невозможной. Сейчас отмечается истончение данного слоя. Способствуют этому процессу выбросы хлорфторуглеродов. Из-за деятельности человека отмечается формирование озоновых дыр, через которые космическая радиация может свободно проникать на поверхность планеты.

Глобальное потепление

Глобальное потепление относится к самым опасным последствиям засорения природы. Выбросы большого количества углекислого газа и других соединений провоцируют парниковый эффект. Тепло задерживается возле земли. Повышение температуры атмосферы приводит к стремительному таянию ледников.

За последние 25 лет более 30% ледников, располагающихся в горных областях, уже растаяли. Однако горными ледниками дело не ограничивается. Стремительно тают ледники, располагающиеся в Гренландии, на северном и южном полюсах. Глобальное потепление приводит затоплению прибрежных территорий.

Некоторые страны оказываются под угрозой затопления. Глобальное потепление спровоцировало учащение случаев сезонных затоплений, повышение интенсивности торнадо и других природных катаклизмов. Считается, что в отдаленном будущем глобальное потепление может стать причиной нарушения океанических течений и следующего ледникового периода.

Как минимизировать риски?

К основным мерам минимизации вреда антропогенного загрязнения можно отнести:

  • переход к безотходным и малоотходным производствам;
  • совершенствование технологических процессов и создание нового оборудования;
  • экологическая экспертиза всех видов производств в промышленности;
  • замена токсичных отходов нетоксичными;
  • предпочтение утилизируемых отходов;
  • рациональное размещение источников загрязнения.

Переработка отходов и мусора – основное направление экологии в борьбе за чистоту планеты
Читать

Утилизируем отходы, а получаем… энергоресурсы. Эффективные методы переработки мусора
Подробнее

Как собирают и сортируют бытовой мусор в мире и России
Смотреть

Перспектива экологической безопасности России – вторичное использование ТБО
Далее

Дополнительные способы защиты — это специальные приборы и системы для очистки газовых и жидких выбросов, глушители шума и звукоизоляционные материалы, экраны для защиты от электромагнитных полей и другие способы, связанные с конкретными видами деятельности человека.

Биосфера. Антропогенное воздействие на биосферуБиосфера. Антропогенное воздействие на биосферу

По агрегатному состоянию

Вариант классификации загрязнителей – разделение по агрегатному состоянию. Этот показатель достаточно условный, потому при изменении температуры и давления физическое состояние вещества изменяется.

Исторически выделяют три типа:

  • твердое;
  • жидкое;
  • газообразное.

Из курса школьной физики помним, что расплавив твердое тело, получаем жидкость. Она при высокой температуре становится газом. С помощью конденсации пар возвращается в жидкостную фазу.

Твердые загрязнения

Твердые загрязняющие вещества попадают в атмосферу при обработке сырья (сжигание, измельчение) или транспортировки. Простой пример – выгрузка шлака из КамАЗа, когда клубы пыли взлетают в воздух.

Жидкие

Нефть и продукты переработки – источники появления в воздухе аэрозолей из мелких капель. Такие токсичные осадки затем выпадают на прилежащих территориях, вызывая загрязнения почвы и водоемов.

Газообразные

Аэрозольная форма техногенного загрязнения атмосферы появляется при химических реакциях восстановления, при сжигании топлива.

Научно-исследовательский институт охраны окружающей среды (Санкт-Петербург) разработал перечень газообразных загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу.

В нем представлена классификация газообразных и летучих загрязняющих веществ в алфавитном порядке с указанием кода, нормативных значений предельно допустимых доз концентрации. Используют документ организации, чья работа связана с вопросами защиты окружающей среды.

Как определяют степень загрязненности воздуха

Чтобы определить качество воздуха, следует учитывать не только концентрацию токсичных веществ в атмосфере, но и промежуток между их выбросом и негативным воздействием. Уровень загрязнения устанавливают по следующим критериям:

  1. Наибольшая повторяемость (НП). Частота превышения разрешенной концентрации в течение месяца или года.
  2. Стандартный индекс (СИ). Величина является результатом отношения измеренной концентрации загрязняющего материала на максимально допустимую концентрацию примесей. Данные параметры определяют во время выброса загрязняющих веществ в атмосферу.
  3. Индекс загрязненности атмосферы (ИЗА). Комплексный показатель, для расчета которого потребуется определить коэффициент токсичности загрязнителя и его среднюю концентрацию за сутки и за год.

Низкий уровень засорения – СИ менее 1, показатель ИЗА входит в промежуток между 0 и 4, НП не более 10%. Данным стандартам на территории России соответствуют: Сочи и Кострома.

Высокая степенью загрязнения фиксируется в Чите, Новороссийске и Магнитогорске, где СИ варьируется от 5 до 10, НП достигает 50%, ИЗА составляет 7-13 единиц.

Города и страны мира с самым грязным воздухом

Экологические проблемы атмосферы сосредоточены над крупными городами и странами с развитой инфраструктурой. В 2016 году в рейтинге наиболее загрязненных мегаполисов Всемирная организация здравоохранения лидером списка стал Заболь. Город в юго-восточной части Ирана постоянно подвергается засорению песчаными бурями в течение 4 месяцев ежегодно. На 2 и 3 месте располагаются города Индии Гвалиор и Праяг.

4 место занимаетЭр-Рияду – столица Саудовской Аравии. В конце пятерки лидеров находится Эль-Джубайль на берегу Персидского залива как наиболее крупный нефтедобывающий и промышленный центр.

7 наиболее загрязненных городов России Индекс загрязнения атмосферной оболочки
Новороссийск 36
Братск 28
Красноярск 23
Новокузнецк 22
Магнитогорск 21
Южно-Сахалинск 19,9
Чита 19,5

Если вернутся в мировой масштаб, по уровню загрязнения воздуха выделяют следующие страны:

  1. Китай. Уровень атмосферного загрязнения превышает показатели нормы более, чем в 50 раз.
  2. Индия. Большое количество людей, автомобилей, заводов и других источников выброса токсичных соединений.
  3. Южно-Африканская республика. Тяжелая промышленность является главным источником загрязнения.
  4. Мексика. Над городами плотно нависает смог.
  5. Япония. Несмотря на озеленение и использование технологий для очищения окружающей среды, после радиационного взрыва остались последствия в виде регулярных кислотных осадков и смога.
  6. Индонезия. Ядовитые выбросы промышленных предприятий чередуются с рядом лесных пожаров.
  7. Ливия. Причиной засорения воздуха являются предприятия по добыче и переработке нефти.

Химическое как наиболее распространенное

Химическое загрязнение регулярно атакует все части биосферы, поскольку количество ежедневных выбросов химических реагентов исчисляется тоннами. Оно влияет на баланс микроэлементов, обедняет микрофлору, сокращает продуктивность элементов экосистемы и в целом нарушает ее равновесие.

Особого контроля требуют такие химические элементы, как тяжелые металлы (к ним относятся кадмий, мышьяк, ртуть и свинец), распространению которых способствуют металлургические заводы, фабрики, промышленные склады и предприятия, чья деятельность связана с поиском полезных ископаемых.

Не последнюю роль в химическом загрязнении играют пестициды, которые используются для защиты растений от вредителей и борьбы с переносчиками заболеваний. Техногенное загрязнение почв — вид, который вносится человеком в природу сознательно.

Мутирующие вредители, против которых изначально были направлены пестициды, провоцируют человека выбрасывать химикаты в еще больших количествах. Выброс химикатов влияет не только на почву, флору и фауну. Техногенное загрязнение атмосферы характеризуется обилием серного газа, что приводит к кислотным дождям, которые заражают и уничтожают чистые водоемы и леса. Последствия использования аэрозольных распылителей могут и вовсе привести к разрушению озонового слоя планеты, который всех ее жителей защищает от ультрафиолетового излучения.

Основные загрязнители грунтов

Причиной загрязнения почв обычно называют хозяйственную деятельность человека, но это не совсем правильно – данный процесс может быть и естественным. Например, извержения вулканов приводят к загрязнению вредными веществами и токсичными элементами огромных территорий. Но это, скорее, исключение из правила – главной причиной деградации почвенного покрова является антропогенный фактор. Согласно существующей классификации, загрязнители грунтов делятся на четыре группы:

  • органические;
  • неорганические;
  • радиоактивные;
  • биологические.

К органическим загрязнителям относится нефть и все продукты ее переработки, ядохимикаты, гербициды, фунгициды, фенолы, красители, хлорорганические соединения. В неорганическую группу входят тяжелые металлы (свинец, ртуть), неорганические кислоты и щелочи, минеральные соли (асбест, удобрения). К радиоактивным загрязнителям относятся радионуклиды, серьезные опасения, например, вызывает загрязнения почвы цезием-137. Биологические – это различные виды патогенных грибов, микроорганизмов, водорослей и др.


Загрязнение почв промышленными выбросами

Можно добавить, что загрязнители – не обязательно опасные вещества или яды. Вред способен нанести любой химический агент, концентрация которого превышает естественные нормы. Например, применение минеральных удобрений и пестицидов предназначено для повышения плодородия почвы, но при их чрезмерном использовании происходит отравление и деградация грунтов. Кроме того, химическое загрязнение почв крайне плохо влияет на здоровье человека.

Для каждого потенциального загрязнителя существует предельно допустимая концентрация (ПДК). Считается, что при таком содержании вещество не оказывает вредного воздействия на здоровье животных и человека, не приводит к врожденным заболеваниям. ПДК – это важнейший показатель загрязнения, он утвержден законодательно и является санитарной нормой. Исходя из ПДК, определяются категории загрязнения почвы для определенной территории, а также составляются карты загрязнения почвы и специальные таблицы.

В зависимости от степени влияния на окружающую среду и здоровье человека выделяют пять классов отходов. К первому – наиболее опасному – относят ртуть и ее соединения, цианистый калий, бензапирен, диоксин. Четвертый и пятый класс объединяет малоопасные и неопасные отходы, например, фосфаты или отходы обогащения полезных ископаемых.

Типы

Источник света, превышающий допустимые нормы, часто служит причиной сразу для нескольких типов проблем.

Световое вторжение

Световое вторжение происходит, когда, например, свет проникает в окно соседа и не даёт ему спать. Международная Ассоциация Тёмного неба разработала несколько постановлений о свете, чтобы бороться со световым загрязнением. Суть этих постановлений сводится к тому, что нужно ограничить свет, поднимающийся в небо и создающий т. н. свечение неба. Это любой свет, излучаемый на 90 градусов выше надира. Также предполагается уменьшить свет, который излучается под углом 80-90 градусов, — свет именно такого направления и создаёт большинство проблем со световым вторжением.

Чрезмерное освещение

Чрезмерное освещение — это явление, при котором интенсивность света превышает необходимую для определённой деятельности. В частности, в Соединённых Штатах Америки чрезмерная освещённость является причиной расхода около двух миллионов баррелей нефти в день свыше необходимого. Данные энергоаудита показывают, что около 30-60 % электроэнергии, потребляемой в освещении помещений, является излишней. Даже среди развитых стран существуют различия в моделях использования света. Американские города выделяют в 3-5 раз больше света на душу населения, чем немецкие города. Чрезмерное освещение обусловлено следующими факторами:

  • Стандарты, основанные на консенсусе, а не на законах оптики.
  • Отсутствие таймеров и датчиков присутствия для тушения света, когда он не требуется.
  • Дизайн, указывающий интенсивность освещения выше, чем того требуется для конкретной задачи.
  • Выбор светильников, направляющих часть света туда, где он не нужен (например, в небо).
  • Выбор оборудования, использующего больше энергии, чем необходимо для выполнения задачи освещения.
  • Неполная подготовка руководителей заданий для эффективного использования систем освещения.
  • Дневное освещение, требуемое гражданам для сокращения преступности или владельцам магазинов для привлечения внимания.
  • Косвенные методы освещения: например, когда источник скрыт, а свет распространяется через отражение в стене или потолке. Таким образом создаётся «более мягкий» свет.

Большинство из этих проблем можно легко решить с помощью дешёвых и доступных технологий. Самое главное — осведомлённость общественности. Это и должно запустить процесс устранения чрезмерного освещения. В случае с косвенным освещением могут потребоваться смягчающие фильтры, технология подсветки или другие решения, позволяющие смягчить эффект прямого освещения.

Ослепление светом

Ослепление светом можно классифицировать по-разному. Одну из таких классификаций описал Боб Мизон, координатор Британской Астрономической Ассоциации, выступающей за «тёмное небо», следующим образом:

  • Полное ослепление светом происходит, когда человек смотрит на солнце какое-то время. Бывает временным или необратимым.
  • Неполное ослепление происходит от встречных огней автомобиля, при этом возможен эффект тумана перед глазами и другие признаки ухудшения возможностей зрения.
  • Освещение, вызывающее дискомфорт, обычно само по себе не создаёт опасных проблем. Оно может вызывать усталость, если влияет на человека продолжительное время.

Марио Мотта, президент Медицинского общества Массачусетса, считает: «Ослепление светом является угрозой для общественного здоровья, особенно для пожилых людей. Неполное ослепление, чаще всего происходящее при вождении, способствует несчастным случаям.» Ослепляющий эффект в значительной степени обусловлен уменьшением контрастности из-за рассеивания света в глазу или другими причинами.

Переизбыток источников света

Скопления источников света могут отвлекать внимание на дорогах и вызывать несчастные случаи. Также опасны светящиеся рекламные щиты, специально направленные на привлечение внимания

Природные источники

Песчаные бури, горение лесов, болот, испарение воды с поверхности водоемов – источники естественного загрязнения атмосферы.

В воздухе всегда обнаруживаются:

  • мелкие пылевые частички в виде аэрозоля природного происхождения;
  • химические соединения – углекислый газ, оксид углерода, азота, аммиак;
  • аэропланктон, представленный мелкими вирусами, спорами мха, папоротника.

В норме концентрация примесей не нарушает органолептические показатели воздуха, не добавляет неприятные запахи, не вызывает тяжелые соматические заболевания у человека.

Виды естественных загрязнителей атмосферы

Если рассмотреть факторы естественного загрязнения, то выделяют следующие группы:

Лесные пожары, горение торфяных болот.
В результате человеческой неосторожности, знойной погоды в летние периоды происходит возгорание лесных массивов, сухой травы. При этом окружающий воздух насыщается продуктами распада.
Пылевые бури.
Потоки воздуха, приводящие к завихрениям, поднимают с земли пыль, мусор

Во время урагана находится рядом опасно для здоровья, твердые частички, попадая в легкие, прочно прикрепляются к стенкам бронхов. Отдаленные последствия – развитие обструкции с нарушением дыхания.
Вулканы.
Выброшенные тонны пепла, газов, оксида серы медленно осаждаются, формируя плотную непроницаемую завесу. Дышать в загрязненной области после извержения вулкана тяжело.
Разложение органических остатков.
Естественное разложение (гниение) приводит к появлению неприятного, отталкивающего запаха.

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:

Уровень СИ НП ИЗА
Низкий Меньше 1 Не более 10% 0-4
Средний 1-5 10-20% 5-6
Высокий 5-10 20-50% 7-13
Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий