Загрязнение атмосферы и решение этой проблемы на примере Санкт-Петербурга
сходный радикал:RО+О=R+О2.
Высвободившийся радикал R разрушает следующую молекулу озона и т.д. Таким
образом, свободные радикалы оказываются катализаторами разрушения озона.
Существует по меньшей мере три радикала, реагирующих с атмосферным
озоном: ОН, NO, Cl. Наиболее распространена точка зрения, согласно которой
главные виновники появления озоновой дыры-радикалы хлора. Один атом хлора
способен разрушить несколько тысяч молекул озона. Основным же источником
этих радикалов в атмосфере считают фреоны-соединения углерода с фтором и
хлором (например, фреон-11 CFCl3 и фреон-12 CF2Cl2). Эти вещества
нетоксичны и химически инертны и потому нашли широкое применение в качестве
хладагенов, вспенивателей пластмасс, сжатого газа в аэрозольных баллончиках
и т.д.Однако благодаря своей устойчивости фреоны, оказавшись в атмосфере,
со временем достигли озонового слоя. Под действием мощного УФ-излучения в
молекулах фреонов происходит разрыв связи C – Cl, так и образуется
атомарный хлор.
Проблема сохранения озонового слоя озаботила весь мир. И в 1987г.
Правительства развитых стран подписали «Монреальский протокол по веществам,
разрушающим озоновый слой». Они договорились не увеличивать потребление
веществ, угрожающих озоновому слою Земли, в первую очередь фреонов.
Парниковый эффект.
Та часть солнечного излучения, которая, пройдя сквозь озоновый слой,
достигает поверхности Земли, представлена мягким ультрафиолетом, видимым
светом, а также инфракрасными лучами. Инфракрасное излучение называют ещё
тепловым: ИК-волны воздействуют на молекулы, как бы раскачивая их,
усиливают в них колебательные движения атомов, что приводит к повышению
температуры вещества. Нагретая земная поверхность тоже становится
источником длинноволнового ИК-излучения (с максимумом около 10км). Такое
излучение поглощают пары воды, углекислый газ, метан и другие компоненты
атмосферы, создавая так называемый парниковый эффект.
Без парникового эффекта Земля была бы безжизненной пустыней:
поскольку всё испускаемое ею тепло уходило бы в космос, температура у её
поверхности составляла бы
-15С, а не +18С, как сейчас. Однако увеличение промышленных выбросов и рост
концентрации СО2 в атмосфере может привести к глобальному потеплению
климата. Тогда за счёт таяния полярных льдов поднимется уровень Мирового
океана, и часть суши окажется затоплена. Рост концентрации CO2 в атмосфере
на 20% в течении последних 100 лет-строго доказанный факт. Основные
источники «дополнительного» углекислого газа - это топки тепловых
электростанций, автомобильные двигатели, лесные пожары, то есть источники,
так или иначе связанные с техногенной деятельностью человека.
Кислотные дожди.
Кислотные дожди - это атмосферные осадки, рН которых ниже чем 5,5.
Закисление осадков происходит вследствие попадания в атмосферу оксидов серы
и азота. Источники SO2 в основном связаны с процессами сгорания каменного
угля, нефти и природного газа, содержащих в своём составе сераорганические
соединения. Часть SO2 в результате фотохимического окисления в атмосфере
превращается в серный ангидрид, образующий с атмосферной влагой серную
кислоту. Важным источником SO2 является цветная металлургия: производство
меди, никеля, кобальта, цинка, и других металлов включает стадию обжига
сульфидов. Оксиды азота - предшественники азотной кислоты - попадают в
атмосферу главным образом в составе дымовых газов котлов тепловых
электростанций и выхлопов двигателей внутреннего сгорания. При высоких
температурах, развиващихся в этих устройствах, азот воздуха частично
окисляется, давая смесь моно- и диоксида азота. Кислотные осадки (их рН
иногда достигает 2,5) губительно действуют на биоту, технические
сооружения, произведения искусства. Твёрдо установлено, что под действием
кислотных дождей и снегов сильно понизился водородный показатель тысяч
озёр, а это, в свою очередь, привело к резкому обеднению их фауны и гибели
многих видов организмов. Кислотные осадки вызывают деградацию лесов. При
понижении рН резко усиливается эрозия почвы и увеличивается подвижность
токсичных металлов.
ГЛАВА 1. Основные источники загрязнения атмосферы.
Изменения в составе атмосферы могут происходить под влиянием
природных катастроф, например извержения вулканов. Но основные изменения
происходят под влиянием хозяйственной деятельности человека: большинство
современных технологических процессов, работа транспорта связаны с
потреблением кислорода и выбросом пыли, газа, живой и неживой органики,
электромагнитным излучением.
Промышленные выбросы увеличиваются в среднем на 2 - 5 % в год.
Воздух большого города сильно отличается от чистого лесного воздуха.
Причина этого - выбросы автотранспорта, котельных и промышленных
предприятий. Автомобили и котельные выбрасывают стандартный набор газов:
сернистый газ SO2, оксиды азота NOи NO2, угарный газCO, Aформальдегид HCOH,
а также сажу.
Металлургические предприятия выбрасывают в воздух сернистый газ,
угарный газ, формальдегид и циановодород HCN. В окрестностях алюминиевых
заводов атмосфера обычно загрязнена фтороводородом. Целлюлозно - бумажные
комбинаты «обогащают» окружающий воздух сероводородом, хлором, фенолом
C6H5OH и формальдегидом. Такие предприятия сильно ухудшают качество
воздуха.
Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются
следующие.
. Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых
веществ. В воздух
он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами
и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в
атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением,
активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует
повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
. Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего
топлива или переработке сернистых руд (до 170 млн. т. в год)
. Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида.
Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной
кислоты в дождевой воде, который поднимает почву, обостряет
заболевания дыхательных путей человека. Выпадения аэрозоля серной
кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при
низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки
растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких
предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими
пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты.
Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также
ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки тонн серного ангидрида.
. Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе
с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются
предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,
коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В
атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются
медленному окислению до серного ангидрида.
. Оксилы азота. Основным источником выброса являются предприятия,
производящие азотные удобрения, азотную кислоту, нитранты, анилиновые
красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество
оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляют 20 млн. тонн в год.
. Содинения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по
производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных
удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде
газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и
кальция. Соединения характеризуются токсичным эффектом. Производные
фтора являются сильными инсектицидами.
. Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,
производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические
красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере
встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.
Токсичность хлора, определяется видом соединений и их концентрацией. В
металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке
его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов
и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 тонну передельного чугуна
выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг. пылевых частиц,
определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца,
паров ртути и редких металлов,смоляных веществ и цианистого водорода.
В нашем городе находится большое количество промышленных предприятий,
которые сильно загрязняют атмосферу. Большинство этих предприятий
сконцентрировано в Выборгском, Калининском, Красногвардейском и Невском
районах.
Производство цемента и других строительных материалов является
источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы
этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и
получаемых продуктов горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и
других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнениям 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.
Сильное загрязнение воздуха в больших городах
| |  скачать работу |
Загрязнение атмосферы и решение этой проблемы на примере Санкт-Петербурга |
