Атмосферный воздух

    Существенно изменяются и концентрации тех веществ, которые не являются обязательными компонентами атмосферы. Сюда относятся, прежде всего, многие загрязнители, в том числе и чуждые жизни (ксенобиотики).

    В результате человеческой деятельности в атмосферу попадают сотни веществ, которые становятся загрязнителями либо в результате того, что они чужды для атмосферы, либо по причине изменения концентрации свойственных атмосфере веществ, например, диоксид углерода.

    Особо заметные воздействия человека на атмосферу  начались с тех пор, когда он начал активно вмешиваться в биосферные процессы, включая уничтожение лесов и особенно их выжигание, распашку земель и сопутствующую ей эрозию, осушение, орошение, строительство городов, промышленных объектов и т.п.

    Объемы  выбросов вредных веществ в атмосферу сравнимы с их поступлением в результате естественных процессов. Они столь значительны и серьезны, что их относят иногда к непреднамеренным формам экологической войны.

    Наиболее  опасны те воздействия человека на атмосферу, которые приобрели значение глобальных или имеют тенденцию перерастания в них. [1]

    Основным  поставщиком загрязнений служат промышленные предприятия. Они выделяют в атмосферу несгоревшие частицы топлива, пыль, сажу, золу [2]. Каждая отрасль производства связана с выделением специфических примесей, состав которых насчитывает десятки тысяч веществ.

    Предприятия, работающие в области электроэнергетики, являются поставщиками твердых веществ, диоксидов серы, оксидов азота, а также других веществ в атмосферу.

    Деятельность предприятий черной металлургии сопровождается выбросом в атмосферу пыли, сернистого газа, марганца. В небольших количествах в атмосферу выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

    Загрязнение атмосферного воздуха предприятиями  цветной металлургии характеризуется в основном выбросом сернистого ангидрида, оксида углерода (II) и пыли.

    Характерными  загрязняющими веществами, образующимися  в процессе добычи нефти, являются углеводороды и твердые вещества.

    Предприятия нефтеперерабатывающей промышленности значительно загрязняют атмосферу выбросами углеводородов, сернистого газа, оксида углерода (II) и оксидов азота.

    Предприятия машиностроения загрязняют атмосферу  главным образом твердыми вредными веществами, а также диоксидами серы и оксидами азота.

    Выбросы предприятий газовой промышленности в атмосферу содержат такие  вредные  вещества, как сернистый ангидрид, оксиды азота и углеводорода.

    Выброс  вредных веществ в атмосферу  предприятиями промышленности строительных материалов производится в основном в виде пыли и взвешенных веществ, оксидов углерода, диоксида серы, оксидов азота. Кроме того, в выбросах присутствуют сероводород, формальдегид, толуол, бензол, оксид ванадия (V), ксилол и другие вещества.

    Деятельность  предприятий химической и нефтехимической  промышленности в  значительной степени ухудшает качество атмосферного воздуха путем выбросов в атмосферу оксидов азота, диоксида серы, угольной золы, сероуглерода, сероводорода, аммиака, тетраэтилсвинца и винилхлорида.

      По данным регулярных наблюдений  Росгидромета, за пятилетний период  (1993-1997 гг.) средние за год концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, фенола и формальдегида снизились на 5-13%, аммиака, сероуглерода, фторида водорода и сажи – на 16-37%. За этот же период концентрации сероводорода, оксида углерода (II), диоксида азота возросли на 5-11%. За десятилетний период (1988-1997 гг.) концентрация оксида углерода (II) повысилась на 11%, оксида азота – на 3%, диоксида азота – на 18%.

    Уровень загрязнения атмосферы в городах  остается высоким. В 1997 г. средние за год концентрации какого-либо из веществ, за содержанием которых ведутся  регулярные наблюдения, превышали ПДК в 187 городах, где проживает 65,4 млн. человек. Концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе (3,8 млн. человек), диоксида азота – в 93 (9,4 млн. человек), бензапирена – в 39 (8,6 млн. человек).

    Максимальные  разовые концентрации превышали 10 ПДК  в 66 городах, в том числе среднемесячные концентрации бензапирена – в 25 городах. В семи городах (Кемерово, Красноярске, Магнитогорске, Омске, Стерлитамаке, Норильске, Томске) наблюдались разовые концентрации выше 10 ПДК трех и более веществ.

    В 2001 г. Главная геофизическая обсерватория им. А. И. Воейкова в Санкт-Петербурге составила список наиболее неблагоприятных городов России по уровню загрязнения атмосферы. Исследования проводились в 89 крупных городах страны. Первенство по загрязнению удерживают Москва и Санкт-Петербург. Тамбов и Белгород по состоянию атмосферного воздуха признаны экологически самыми чистыми городами России.

    В 1998 г. валовый выброс вредных веществ  от стационарных источников в атмосферу  в целом по РФ составил 18,66 млн. тонн. Наибольший вклад в загрязнение  атмосферы (по объему выбросов) внесли предприятия электроэнергетики (29,1% общего объема промышленных выбросов), цветной (22%) и черной (14,6%) металлургии (см. Приложение рис. 3). [3]

    В больших городах и густонаселенных  районах первенство в загрязнении  атмосферы переходит от промышленности к автомобильному транспорту. [2]

    Ежегодно  в мире в автомобильных двигателях внутреннего сгорания сжигается  около 2 млрд. тонн нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

    В 1998 г. по России выброс загрязняющих веществ  в атмосферу от автотранспортных средств составил 11824,2 тыс. тонн. В  крупных городах автомобиль является основным источником загрязнения атмосферного воздуха. Он выделяет в воздух более 95% оксида углерода (II), около 65% углеводородов и 30% оксидов азота. В атмосферный воздух от автотранспорта поступают канцерогенные (бензол, формальдегид, бензапирен, ацетальдегид и др.) и опасные вещества (толуол, кислоты, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), вызывающие различные заболевания. Оценки, выполненные для действующего парка автотранспортных средств, показывают, что в целом по России от автотранспорта ежегодно в атмосферу поступает 27 тыс. тонн формальдегида и 1,5 тонны бензапирена.

    Автомобиль загрязняет атмосферный воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В атмосферный воздух постоянно поступают пары топлива из баков, наиболее заметные в летний период в местах массовых стоянок автомобилей. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости от жилых домов.

    Количество  выделяемых в окружающую среду вредных  веществ зависит от численности и структуры автомобильного парка, а также от технического состояния автомобилей и в первую очередь их двигателей. Только из-за отсутствия необходимой регулировки карбюратора бензинового двигателя внутреннего сгорания выброс монооксида углерода может возрасти в 4-5 раз.

    На  состав отработанных газов двигателя большое влияние оказывает режим работы автомобиля в городских условиях. Низкая скорость движения и частые ее изменения, многократные торможения и разгоны способствуют повышенному выделению вредных веществ.

    В крупных городах доля загрязнения  воздуха автотранспортом достигает 70-80% от общего уровня загрязнения. В ряде городов содержание оксида углерода (II) в воздухе над автомагистралями в 10-12 раз превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК). По оценкам медиков и экологов, автотранспорт заметно сокращает среднюю продолжительность жизни населения.

    Около 50 млн. россиян проживают в условиях десятикратного превышения предельно  допустимой концентрации вредных веществ  в атмосферном воздухе, половина которых исходит от автотранспорта.

    В 1997 г. на автомобильной дороге «Россия» (Москва – Тверь – Великий Новгород – Санкт-Петербург) суммарные выбросы оксида углерода (II) составили 62286 т, оксида азота (IV)– 19198,3 т, углеводороды – 10002,9 т, сернистого газа – 2656,9 т, сажи – 400 т и свинца – 57,2 т, т. е. в структуре выбросов превалировали оксид углерода (II)  и диоксид азота (см. Приложение рис. 4).

    В условиях акустического дискомфорта, вызванного шумовой нагрузкой от транспортных потоков, проживает около 30 млн. человек. Примерно 10-15 млн. человек, проживающих на примагистральных территориях, подвержены риску необратимой потери здоровья. Экономический ущерб от воздействия транспортно-дорожного комплекса составляет 4,8 млрд. долларов. [3]

    За  последние годы  стал проявлять  себя с особой силой ряд новых, не имевших место или скрытых ранее серьезнейших проблем. Это накопление в биосфере диоксинов, нитратов, пестицидов, полициклических ароматических углеводородов, тяжелых металлов и многое другое.

    Первое  упоминание о диоксинах датировано 1957 годом. Диоксины – незапланированный побочный продукт химической технологии, примесь, на которую раньше не обращали внимание. Диоксиновые вещества обнаруживаются не только в пестицидах и отходах производства. Их нашли  в составе отходов металлургии, деревообрабатывающей целлюлозно-бумажной промышленности. Диоксин присутствует в любой бумаге, так как целлюлозную массу хлорируют. Образуются диоксины при уничтожении отходов в мусоросжигательных печах, при сжигании мусора на свалках, на тепловых электростанциях, при пожарах, когда горят синтетические покрытия и масла в трансформаторных будках. Диоксины есть в табачном дыме, дыме костров при сжигании листвы, в выхлопных газах автомобилей.

    В последнее время все больше и  больше говорят о диоксиновой  опасности. Диоксин признан во всем мире абсолютным ядом. Это самое токсичное вещество, созданное когда-либо химиками. Этот яд сильнее стрихнина, кураре, зомана, зарина, табуна, его летальная доза в 150 тыс. раз меньше, чем у цианистого калия.

    Под диоксинами понимают не одно какое-то конкретное вещество, а ряд семейств, включающих несколько тысяч трициклических кислородосодержащих  веществ, чуждых для жизнедеятельности организмов. Классическим диоксином считается 2,3,7,8-тетрахлордибензолпарадиоксин, самый токсичный из известных ядовитых веществ (см. Приложение рис. 5).

    Классический  диоксин представляет собой химически  инертное бесцветное кристаллическое вещество без запаха. Температура плавления около 300°С. Растворимость в воде составляет 2*10^-4 частей на миллион, лучше растворяется в органических веществах.

    Диоксиновые вещества чрезвычайно стабильны. В  воде, почве и воздухе они долгое время сохраняются без разложения. Причиной исключительной токсичности  является то, что диоксиновые вещества удивительно точно вписываются  в рецепторы живых организмов и подавляют их жизненные функции. В малых дозах диоксины не только отравляют, но и видоизменяют живое. Диоксиновые вещества могут годами накапливаться в организме, не вступая там ни в какие взаимодействия, а потом проявить себя в виде самых разнообразных болезней. [5]   

    Самое опасное загрязнение атмосферы  и всей окружающей среды –  радиоактивное. Оно представляет угрозу для здоровья и жизни людей, животных и растений не только ныне живущих поколений, но и их потомков из-за появления многочисленных мутационных уродств. Последствия такого мутагенного влияния на растения, животных и человека изучены еще плохо и трудно предсказуемы. В районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами. [2]

    Источниками радиоактивного загрязнения служат атомные электростанции, атомные энергетические установки производственного и исследовательского назначения, предприятия ядерно-топливного цикла, транспортные средства и космические аппараты с ядерными установками или грузом радиоактивных веществ на борту, места хранения ядерных боеприпасов. Большую опасность представляют также водородные и атомные бомбы во время их испытания, хранения и боевого применения. С 1945 по 1996 гг. В мире произведено 2070 ядерных испытаний, в том числе 501 – в атмосфере. [7]

    Радиоактивные вещества выделяются в атмосферу  атомными реакторами электростанций, при переработке радиоактивных отходов, при изготовлении ядерного оружия и др. [2]