2.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы.

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы,  находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе.  Твердые компоненты аэрозолей  в ряде случаев особенно опасны для организмов,  а у людей вызывают специфические  заболевания.  В  атмосфере  аэрозольные  загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная  часть  аэрозолей образуется в атмосфере при  взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с  водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного  происхождения.  Большое  количество пылевых частиц образуется также в ходе  производственной деятельности людей.  Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС.

ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН.Т/ГОД

1.   Сжигание каменного угля                   93,600        

2.   Выплавка чугуна                        20,210        

3.   Выплавка меди (без очистки)   6,230

4.   Выплавка цинка                         0,180

5.   Выплавка олова (без очистки)   0,004

6.   Выплавка свинца                        0,130

7.   Производство цемента             53,370        

          Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС,  которые потребляют  уголь высокой зольности, обогатительные фабрики,  металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы.  Аэрозольные  частицы  от этих источников  отличаются большим разнообразием химического   состава. Чаще  всего  в  их составе обнаруживаются соединения   кремния, кальция и углерода,  реже - оксиды металлов: железа,   магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена,  мышьяка,  бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена,        а также асбест.

Еще большее разнообразие свойственно  органической пыли,  включающей алифатические и  ароматические  углеводороды, соли кислот.  Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов,  в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения  являются  промышленные отвалы  -  искусственные  насыпи из переотложенного  материала, преимущественно вскрышных  пород,  образуемых  при   добыче полезных  ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности,  ТЭС.

Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так,  в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых  веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли.

Производство  цемента  и   других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью.  Основные технологические  процессы этих производств  -  измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные,  включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации,  взаимодействуя  с  другими  атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией.  В  результате этих реакций образуются перекисные соединения,  свободные радикалы,  соединения углеводородов                с оксидами азота и   серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных   газообразных и аэрозольных примесей    в приземном слое воздуха.

          Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над  источниками газопылевой эмиссии существует   инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что  препятствует  воздушным  массам и задерживает перенос  примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются   под слоем инверсии,  содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования  ранее  неизвестного   в природе фотохимического тумана.

2.3. Фотохимический туман (смог).

Озон, образуемый близко у поверхности Земли, называют вредным. Он возникает во время грозы, при ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно ощутить возле работающего копировального оборудования. В загрязненном оксидами озона воздухе под действием солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом. 

Фотохимический туман представляет собой  многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят  озон, оксиды азота  и серы,  многочисленные органические соединения перекисной природы,  называемые в совокупности фотооксидантами.

Фотохимический смог возникает в результате фотохимических  реакций при определенных условиях:  наличии в атмосфере высокой концентрации  оксидов азота,  углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации  и  безветрия  или очень слабого  обмена воздуха в приземном слое при мощной и в  течение не менее суток повышенной инверсии.  Устойчивая  безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.

          Такие условия  создаются  чаще  в июне-сентябре и реже зимой.   При продолжительной ясной погоде солнечная радиация  вызывает   расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода.  Атомарный кислород с молекулярным   кислородом дают озон.  Казалось бы,  последний, окисляя оксид   азота, должен снова превращаться в  молекулярный  кислород, а оксид азота - в диоксид.  Но этого не происходит. Оксид азота   вступает в реакции с олефинами выхлопных газов,  которые  при   этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул  и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида  азота расщепляются и дают дополнительные количества озона.

Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в  ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию олефинами.  В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для  фотохимического тумана  оксиданты.  Последние являются источником так  называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

Такие смоги - нередкое явление над Лондоном,   Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы  и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм   человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских   жителей с ослабленным здоровьем.

2.4. Загрязнение радиоактивными осадками.

Радиоактивные осадки – одно из наиболее опасных последствий загрязнения атмосферы человеком. Они представляют собой пыль и капельки атмосферной влаги, содержащей радиоактивные атомы. Такие атомы образуются в ходе испытания ядерного оружия или аварии на атомной электростанции.

Самые тяжелые частички из пылевого радиоактивного облака оседают на землю в первые часы или минуты после вызова. Более лёгкие задерживаются в атмосфере на длительное время. Они могут переносится ветром на большие расстояния, иногда за десятки тысяч километров. После долгого путешествия в атмосфере радиоактивные атомы, их ещё называют радионуклеотиды, возвращаются на поверхность земли вместе со снегом, дождём или туманом.

Радиоактивная пыль оседает на почве, попадает в водоёмы, загрязняет жилые дома, предприятия, дороги. Она попадает на поверхность растений, кожу животных и человека.

Радионуклеотиды, попавшие на кожу человека, можно смыть водой, однако они проникают внутрь организма вместе с водой, которую мы пьем, воздухом, которым мы дышим, пищей, которую мы едим. Радиоактивные атомы излучают большое количество энергии в виде электромагнитных волн и заряженных частиц. Радиация разрушает живые клетки, и прежде всего их генетический аппарат, ослабляя защиту организма от различных болезней.

Радиоактивные осадки, как и другие виды загрязнений, вызванных деятельностью человека, стали в настоящее время нежелательной реальностью для многих жителей России. Знание проблем, порождаемых радиоактивными осадками, позволяет повысить экологическую безопасность населения. Особенно это важно в районах, пострадавших от аварии на чернобыльской атомной станции, и в других районах нашей страны с большим радиоактивным загрязнением.

2.5. Биологическое загрязнение или «Долина Смерти»

Учёным хорошо известна так называемая  Долина Смерти, расположенная на Камчатке у подножья вулкана Кихпиныч. В 1975 году зоолог В. Каляев и вулканолог В. Леонов впервые обнаружили здесь случаи массовой гибели птиц и зверей. В ручье с мрачным названием Гибельный они заметили необычные крупные валуны серо-желтого цвета, похожие на спящих медведей. Подойдя поближе, они поняли, что не ошиблись, это действительно были медведи, только не спящие, а мёртвые. Их шерсть была покрыта небольшим налётом серы.

Последовавшие за этим случаем исследования вулканологов показали, что при отсутствии ветра часть долины заполняется смесью вулканических газов, состоящей главным образом из сероводорода и углекислого газа. В это время на расстоянии более 1 метра над поверхностью земли почти полностью отсутствует кислород. Образуется своеобразная газовая западня, попав в которую животные погибают.

Сотрудниками Кроноцкого заповедника ведутся регулярные наблюдения за Долиной Смерти. Уже отмечено исчезновение около 25 видов различных животных. Среди них медведи, рассохами, лисицы, зайцы, пищухи, горностаи, соболи, белоплечие орланы, вороны, куропатки, кулики, пуночки и ряд других животных.

Учёные не просто ведут наблюдения. Периодически осматривая участки ручья, они удаляют погибших животных. Делается это не только для их исследования. Трупы животных привлекают хищников и падальщиков, и в результате цепочка жертв может увеличится. Сами сотрудники заповедника работают с использованием обязательных мер химической защиты.

Загрязнение вод.

Всякий водоем  или водный источник связан с окружающей его   внешней средой.  На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока,  разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное   строительство, транспорт,  хозяйственная и бытовая деятельность человека.  Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду,  классифицируют  по  разному,  в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения.

Химическое загрязнение представляет собой изменение  естественных   химических  свойств вода за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли,  кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические  остатки,  поверхностно-активные  вещества, пестициды).

3.1. Неорганическое загрязнение водоёмов.

Водоёмы загрязняются сточными водами промышленных и коммунальных предприятий, при заготовке, обработке и сплаве лесоматериалов, водами шахт, рудников, нефтепромыслов, выбросами водного, железнодорожного и автомобильного транспорта.

Широкое применение синтетических моющих средств  в быту и промышленности приводит к увеличению их концентрации в сточных водах. При концентрации 1 мг/л погибают мелкие планктонные организмы, такие как водоросли, дафнии, коловратки. При концентрации 5 мг/л гибнет рыба. Синтетические моющие средства практически не удаляются очистными сооружениями, поэтому они довольно часто попадают в водоёмы, а оттуда – в водопроводную воду.

Основными неорганическими  (минеральными)   загрязнителями  пресных и  морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды.  Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном,  а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Токсический  эффект  некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен     в таблице 3.1.

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных  стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0  или выше 8,0 ,  тогда как рыба в пресной  и  морской  воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5.

Таблица 3.1.

1	2	3	4