Современная экологическая обстановка в отдельных странах и регионах оставляет желать лучшего. Миссия нашего сайте — обеспечить русскоязычных жителей планеты Земля актуальной информацией о защите окружающей среды, экологической безопасности и экологии в целом.

Полезные ресурсы и публикации:
-

И.И. Силин
Экология и экономика природных ресурсов бассейна р. Протва
(Калужская и Московская области)

Обнинск, 2003. - 302 с.

Предыдущая

6. Загрязнение атмосферы вредными химическими веществами (ВХВ)

Роль воздушных выбросов в загрязнении окружающей среды

Проблема оценки роли воздушных выбросов в загрязнении окружающей среды намного сложнее, чем это принято считать. Не случайно, по данным ВОЗ и ООН, загрязнение атмосферы стоит на первом месте в ряду экологических бедствий.

Приведенные  выше ПДВвоздух учитывают только метеорологические факторы и никак не отражают  многочисленные химические превращения и обменные реакции, происходящие в атмосфере.  На бытовом уровне принято считать, что большая часть веществ, выброшенных в атмосферу, рассеивается в пространстве. Проведенные исследования  как в России, так  и за рубежом свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы является самым мощным постоянно действующим фактором воздействия на человека и окружающую среду. Атмосферный воздух играет роль наиболее подвижного химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия с компонентами био-, гидро – и литосферы.

Проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что элементы – загрязнители распространяются в атмосфере очень неравномерно. Основная доля их локализуется на сравнительно небольшой площади, соизмеримой с бассейном реки.  Поэтому нельзя полагать, будто значительные объемы загрязнений, поступивших от  предприятий г. Обнинска и близлежащих городов, распространяется на соседние регионы (сотни километров).

Тем не менее, как показали радиационные катастрофы и испытания ядерного оружия, значительная доля техногенно рассеиваемых элементов  включается в глобальные циклы миграции и способствует глобальному загрязнению атмосферы.

Основная масса выброшенных в атмосферу веществ попадает на почву, водоемы и растительность в радиусе нескольких километров от источника. Твердые пылевые частицы оседают из атмосферы со скоростью, пропорциональной их размерам. Более мелкие частицы и поступившие в облака пыль и примесь веществ в аэрозолях отлетает от источника дальше и, оседая, формирует вокруг источника своеобразную геохимическую зональность.

При этом в зависимости от химической активности почв, пород или водоемов, на которые осела атмосферная грязь, будет определяться особенность  их дальнейшей миграции.

Безусловно, разные элементы неодинаково закрепляются в почве, но на практике установлено, что только весьма малая доля поступивших в окружающую среду элементов удаляется поверхностным и грунтовым соком за пределы территории загрязнения. Многие данные подтверждают вывод о том, что в протяженную миграцию вовлекается лишь небольшая часть техногенно рассеянных в биосфере элементов.

  Среди наиболее опасных загрязнителей фигурируют свинец, медь, кадмий, ртуть, олово, ванадий, хром, молибден, марганец, кобальт, никель, сурьма, мышьяк, селен.    Все это категория рассеянных элементов, которые при очень низких концентрациях способны очень сильно воздействовать на отдельные звенья биосферы и даже влиять на генетический аппарат человека.

По нашему мнению, это связано с биологической природой и биологической историей человека. Биосфера и человек возникли на границе литосферы и атмосферы, которые изначально состояли почти на сто процентов из элементов верхней части земной коры, характеризующихся малым атомным весом, так называемых биофильных элементов.  В результате технического прогресса и освоения все более  глубоких горизонтов земной коры  в биосферу в большом количестве стали поступать редкие и рассеянные элементы с большим атомным весом. И хотя общее их количества по-прежнему многократно уступает биофильным элементам, живые наземные организмы не успевают адаптироваться к меняющимся условиям геологической среды. Последствием такого прогресса являются болезни и непредсказуемые мутации живых организмов, что мы сейчас  и наблюдаем.

Основу атмосферы, как известно, составляют инертные и устойчивые газы: азот (78,08%), кислород (20,09%), аргон и др. инертные газы. Время их жизни составляет тысячи лет. Содержащиеся в воздухе в значительных количествах углекислый газ, водород, метан, закись азота и др. являются неустойчивыми газами с периодом жизни 4 -25 лет. Наконец, в воздухе содержится группа сильно меняющихся газов, продолжительность жизни которых составляет несколько суток, это водяные пары, двуокись азота, двуокись серы, сероводород и др. Содержание водяного пара в атмосфере колеблется от 4% в тропическом воздухе до доле процента в высоких широтах. Пространственно- временная дифференциация концентрации водяного пара, а также непостоянство радиационного  и светового режимов предопределяет резкую изменчивость условий функционирования экосистем.

К естественным факторам изменчивости атмосферы  добавляется антропогенный фактор, связанный с прогрессирующим объемом загрязняющих выбросов.

Вещества загрязнители бывают двух видов: газы и аэрозоли. К последним относятся частицы размером от 0,5 мкм и менее, находящиеся во взвешенном состоянии.

При изучении движения веществ в атмосфере необходимо учитывать следующие основные её особенности:

-  воздух представляет собой легко перемещающуюся среду,

- в состав атмосферы входят окислители, а излучение солнца способствует химическим превращениям, происходящим при окислении,

- непрекращающаяся смена агрегатных состояний атмосферной воды в значительной мере влияет на круговорот элементов, растворенных в воде или вступающих с ней в химическую реакцию,

-  микровещества, входящие в состав атмосферы и частично выпадающие вдали от источника эмиссии, смешиваются с другими веществами. В результате химических превращений исходные и выпадающие в осадок вещества могут существенно отличаться друг от друга. Так, какой-либо безобидный газ после химического превращения в атмосфере становится агрессивной кислотой,

- эмиссия и выпадение вещества могут происходить в различных агрегатных состояниях.

Вопрос о том как взаимодействуют газообразные загрязнители атмосферы  в настоящее время ещё недостаточно изучен. Опубликованные данные весьма противоречивы и касаются лишь некоторых  химических соединений. Попадая в воздух эти соединения вступают во взаимодействие с парами воды и другими атмосферными газами.  Так, сернистый ангидрит  в атмосфере постепенно окисляется в трехокись серы, которая при взаимодействии с парами воды образует серную кислоту. При каталитическом действии окислов азота диоксид серы, кислород и вода превращаются в нитрозилсерную кислоту, которая в избытке водяных паров разлагается на серную кислоту и оксиды азота.

При взаимодействии с водяными парами диоксида азота в атмосфере образуется азотная и азотистая кислоты. Под действием яркого солнечного света с коротковолновой ультрафиолетовой составляющей в присутствии оксида углерода диоксид азота разлагается на окись азота и атомарный кислород, который сразу же вступает в реакцию с кислородом с образованием озона:

CO + 2O2 + hv > CO2 + O3

Аналогично  протекает процесс окисления углеродов, например, метана:

CH4 + 4O2 +2hv > H2CO + H2O + 2O3

Таким образом, выбросы в атмосферный воздух окиси углерода, углеводородов и окислов азота способствуют повышению концентрации озона в нижних слоях атмосферы. Каждая молекула СО может стать причиной образования молекулы озона, а каждая молекула метана – двух молекул озона.

Для бассейна р. Протвы   приоритетными являются выбросы в атмосферу радиоактивных веществ, окислов азота, углерода и серы, пыли цементной и силикатной, различных углеводородов, сажи.

Суммарная активность долгоживущих радиоизотопов, поступающих в атмосферу в районе г. Обнинска (главным образом в виде трития), в течение года, составляет несколько сот Ки\год, радиоизотопов йода –порядка 24 Ки\год, инертных радиоактивных газов -  порядка 12 тыс. Ки\год.

Ориентировочные годовые объемы выбрасываемых вредных химических веществ (ВХВ) в северных районах Калужской области  без учета выбросов транспорта составляют:   диоксида  азота - 3 тыс. т, оксида углерода  –  2.2 тыс. т, серного ангидрида – 900 т, пыли силикатной – 300 т, пыли цементной – 200 т, прочих  взвешенных веществ – 100 т, бензина - 100 т, прочих углеводородов – 300 т, сажи – 60 т, прочих веществ – в меньших количествах. Всего порядка 7.5 тыс. т.

Общий объем выбросов транспорта, по статистике СССР, составляет от 45 до 95 % от выбросов промышленных предприятий городов. В описываемом регионе, включающем две крупные автомагистрали и активную железную дорогу при общей высокой плотности автодорог, объем  транспортных выбросов нами оценен в 70% (среднее по Калужской области –81.7%), т.е. – 5.25 тыс.т.

В результате сгорания топлива в воздух выбрасывается более 200 компонентов, однако нормируются лишь немногие: оксид углерода, углеводороды, оксиды  азота, двуокись серы, сажа и соединения свинца. Последнего выбрасывается порядка 300 г на каждые 100 л   бензина.

Таким образом, ежегодно в атмосферу севера Калужской области ежегодно  выбрасывается порядка 11 тыс. т. основных окислов, порядка 1000 т всевозможной пыли,

около700 т углеводородов. Общий объем выбросов в атмосферу нами оценивается в 13 тыс.т.

Основная масса указанных выбросов рассеивается на площади в 1000 км2, вмещающей  промышленно – селитебную агломерацию городов Обнинск, Малоярославец, Балабаново, Балабаново –1, Ермолино, Боровск, Белоусово, Жуков. Средняя условная нагрузка загрязняющих веществ от выбросов в атмосферу  местных источников  составляет порядка 10  т\км2, т.е. примерно 20% от общего количества выпадающих веществ.

   На остальной территории бассейна р. Протвы  условная нагрузка предполагается порядка 7 т/км2, т.е. примерно 15% от суммарного количества выпадающих за год веществ.

В зависимости от состава геологической среды, в которую попадают атмосферные осадки определенного состава, они могут оказывать как полезное, так и негативное воздействие.

К полезным можно отнести восстановление микрокомпонентного состава некоторых природных  ландшафтов, страдающих от  активного  выщелачивания или изначального недостатка каких - то веществ.

К вредным  - разрушение под действием кислоты сложившихся экосистем, обогащение вредными химическими веществами почв, поверхностных и подземных вод, биосистем. Кроме того, от кислотных дождей происходит разрушение зданий, металлических конструкций и т.д. Под действием кислотности изменяется растворимость природных минералов, меняется биология и строение почвы.

В естественных ландшафтах долины р. Протвы кислотные дожди способствуют подкислению слабо сдренированных почв, развивающихся на нижне –среднечетвертичных ледниковых моренных суглинках, что ведет к оглееванию и заболачиванию территорий, к  развитию термокарстовых западин.

В условиях хорошо сдренированных песчаных террас, кислотные дождевые воды промывают аллювиально-флювиогляциальные отложения и проникают в грунтовые воды каменноугольных отложений, где нейтрализуются, постепенно разрушая при этом известковые породы.

Скорость поступления дождевых вод в подземные водоносные горизонты может быть достаточно высока. По наблюдениям на обнинских водозаборах, заполнение водоносного пласта в весеннее половодье происходит в течение 10 – 30 дней. Очевидно, вследствие этого повышается пористость и водопроводимость карбонатных пород, а сами воды обогащаются нерастворимыми остатками водовмещающих пород  и  осадками дождевых вод, нейтрализованных на карбонатном барьере. Внешние признаки такого явления проявляются в повышении мутности и цветности подземных вод, а при анализе состава – в появлении техногенных загрязнений.

Предыдущая