Курсовая Факторы воздействия кислых осадков на природную среду и их экологические последствия
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-25Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Федеральное агентство по науке и образованию РФ
Югорский государственный университет
Факультет природопользования
Кафедра экологии
Курсовая работа по дисциплине «Общая экология»
Факторы воздействия «кислых» осадков на природную среду и их экологические последствия
Выполнила студент гр.2190
Рожкина И.В.
«_______»______2011г.
Руководитель
Профессор_________Ю.М.Полищук
«_______»______2011г.
Ханты-Мансийск
2011
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………..3
1.ПРОБЛЕМА КИСЛЫХ ОСАДКОВ…………………………………………5
1.1.Действие кислых осадков на почвы……………………………………….6
1.2.Действие кислых осадков на водные экосистемы………………………..7
1.3.Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса…………8
2.МЕТОДЫ ОТЧИСТКИ ОТ ДИОКСИДА СЕРЫ…………………………..10
3.РАСПРОСТРАНЕНИЕ КИСЛОТНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ……12
4.ПРЯМЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА ЧЕЛОВЕКА………………………………………..………………………………16
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………………18
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………19
ВВЕДЕНИЕ
Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности — «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.
Охрана атмосферного воздуха — ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды — пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.
Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.
Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Онопроисходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не полной мере свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.
Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищнически. Отходы производства выбрасывались в воздух в расчете на то, что все они будут обезврежены и переработаны самой природой. По ориентировочным данным ежегодно в атмосферу поступают сотни миллионов тонн оксидов серы, азота, галогенопроизводных и других соединений. Основными источниками атмосферных загрязнений являются энергетические установки, в которых используется минеральное топливо, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, авиационный и автомобильный транспорт.
При этом не возникало и мысли о наносимом ей ущербе. Казалось, что как ни велика общая масса отходов, она не значительна по сравнению с защитными ресурсами. Однако при все прогрессирующем росте загрязнений становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такого натиска.
Способность атмосферы к самоочищению имеет определенные границы. Если они будут превышены, то самоочищение в атмосфере не приведет к полному рассеиванию и разложению примесей.
Поэтому большие объемы вредных выбросов в атмосферу вызывают целый ряд неблагоприятных последствий.[ 2 ].
Цель работы - выявить влияние кислых осадков на природную среду.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1.Выявить образование кислотных осадков
2.Какие методы очистки от диоксида серы используются в настоящее время
3.Как кислотные осадки влияют на здоровье человека
1.ПРОБЛЕМА КИСЛЫХ ОСАДКОВ
Двуокись серы – основной загрязнитель, обусловливающий появление кислых осадков. В присутствии паров воды сернистый ангидрид превращается в раствор серной кислоты.
«Рис. 1.1.» Кислотные дожди: их причина и вредное влияние
Таким же образом из двуокиси углерода и окислов азота образуются угольная и азотная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые другие соединения, что в сумме и дает раствор с кислой реакцией (кислые или кислотные осадки).
Доля SO2 в образовании кислых осадков составляет около 70%. 20-30% кислых осадков связано с другими выбросами. Появлению кислых осадков способствует также СО2. Из-за ее постоянного присутствия в атмосфере нормальной является рН осадков равная 5,6.
Кислотные осадки - не новое явление. Впервые они зарегистрированы еще в 1907-1908 годах в Англии. К настоящему времени отмечены случаи выпадения осадков с рН 2,2 – 2,3. такие значения близки к кислотности лимонного сока или бытового уксуса. Наиболее распространены кислые осадки в северном полушарии. Здесь значительны выбросы кислых веществ и благоприятны условия для их мокрого осаждения в виде дождей, снегов, туманов.
Длительные периоды с отрицательными температурами усугубляют продолжительность действия кислых осадков. Дело в том, что последние в значительной мере нейтрализуются аммиаком. Зимой же его выделение из почв, органики, минеральных удобрений и других источников незначительны в следствие прекращения действия микроорганизмов - аммионификаторов.
Кислые осадки особенно типичны для Скандинавских стран, а также Англии, ФРГ, Бельгии, Дании, Польши, Канады, северных районов США. Не единичны случаи конфликтных ситуаций из-за их трансграничных переносов. Так, отдельные районы Норвегии, Финляндии, Исландии, Дании, по имеющимся данным, на 80-90% загрязняются со стороны ФРГ и Люксембурга. Для Швеции доля осадков извне близка к 70%.
В России очаги образования кислых осадков приходятся на Кольский полуостров, Норильск, Челябинск, Красноярск и другие районы. В наши дни в Санкт-Петербурге рН дождя колеблется от 4,8 до 3,7, в Красноярске – от 4,9 до 3,8, в Казани – от 4,8 до 3,3. в городах до 70-90% загрязнений в атмосферу, в том числе и для образования кислых осадков, поставляет автотранспорт.
Отрицательное влияние кислых осадков разнообразно. Они действуют на почвы, водные экосистемы, растения, памятники архитектуры, строения и другие объекты.
1.1. Действие кислых осадков на почвы
На почвы кислые осадки оказывают наиболее ощутимое отрицательное воздействие в северных и тропических районах. В первом случае это связано с тем, что подкисляются и без того кислые (подзолистые и их разновидности) почвы. Эти почвы, как правило, не содержат природных соединений, нейтрализующих кислотность (карбонат кальция, доломит и др.).
Тропические почвы хотя и имеют нейтральную и щелочную реакцию, но также не содержат веществ - нейтрализаторов кислотности в силу интенсивного и постоянного промывания дождями.
Попадая в почву, кислые осадки увеличивают подвижность и вымывание катионов, снижают активность редуцентов, азотофиксаторов и других организмов почвенной среды.
«Рис.1.2.»Загрязнение (окисление) почвы в странах Северной Европы вследствие выпадения кислотных дождей, переносящих из промышленных районов Англии, ФРГ и Польши большое количество оксидов серы. Цифрами показана кислотность поверхностных вод.
При рН равной 5 и ниже в почвах резко увеличивается растворимость минералов, из них высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Кислые осадки также повышают подвижность тяжелых металлов (кадмий, свинца, ртути). В ряде мест кислые осадки и продукты их действия (алюминий, тяжелые металлы, нитраты и др.) проникают в грунтовые воды, а затем в водоемы и водопроводную сеть, где также способствуют высвобождению из труб алюминия и других вредных веществ. Результатам этого является ухудшение качества питьевой воды.
1.2.Действие кислых осадков на водные экосистемы
Попадая в водные источники, кислые осадки повышают кислотность и жесткость воды. Многие гидробионты очень чувствительны к изменению этих показателей. При рН водной среды ниже 6 обычно сильно подавляется деятельность ферментов, гормонов и других биологически активных веществ, от которых зависит рост и развитие организмов. При этом взрослые организмы менее зависимы от рН среды. Отрицательное действие рН проявляется в основном на яйцеклетках и молоди. В данном случае гибель чаще наступает не от прямого действия загрязнителей на организмы, а через невозможность из размножения. В настоящее время на Земле насчитываются тысячи озер, в значительной мере лишившихся своих обитателей. Около 20% рек и озер Швеции, Норвегии и Канады (а это несколько десятков тысяч) потеряли более половины обитающих в них организмов. Так, в Швеции в 14 тысячах озер уничтожены наиболее чувствительные виды, а 2200 озер практически безжизненны. В США около 1000 озер заметно подкислено, а более 3 тысяч имеют кислотность, неблагоприятную для многих обитателей. Ярким примером негативного воздействия кислотных осадков на природные экосистемы является закисление озер. Особенно интенсивно оно происходит в Канаде, Швеции, Норвегии и на юге Финляндии (табл. 13.4).
«Таблица1.2.1.» Закисление озер в мире (по данным «XX век: последние 10 лет», 1992)
| Страна | Состояние озер |
| Канада | Более 14 тыс. озер сильно закислены; каждому седьмому озеру на востоке страны нанесен биологический ущерб |
| Норвегия | В водоемах общей площадью 13 тыс. км2 уничтожена рыба и еще на 20 тыс. км2 - поражена |
| Швеция | В 14 тыс. озер уничтожены наиболее чувствительные к уровню кислотности виды; 2200 озер практически безжизненны |
| Финляндия | 8 % озер не обладают способностью к нейтрализации кислоты. Наиболее закисленные озера в южной части страны |
| США | В стране около 1 тыс. подкисленных озер и 3 тыс. почти кислотных (данные фонда охраны окружающей среды). Исследования АООС в 1984 г. показали, что 522 озера имеют сильную кислотную среду и 964 находятся на грани этого |
1.3.Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса
Колоссальный вред кислые осадки или компоненты, их образующие, оказывают на леса. Механизм влияния в данном случае, пожалуй, наиболее многообразен. Кислые осадки способствуют выщелачиванию из растений биогенов (особенно кальция, магния и калия), сахаров, белков и аминокислот. Они повреждают защитные ткани, увеличивают вероятность проникновения через них патогенных бактерий и грибов, способствуют появлению вспышек численности насекомых. Конечный результат таких воздействий – снижение фитоценозами продуктивности, а нередко и их массовая гибель.
Появляется все больше данных об отрицательном влиянии кислых осадков на растения через почву. Это влияние наиболее ощутимо в результате подвижности алюминия и тяжелых металлов. Свободный алюминий повреждает молодые корни, создает очаги для проникновения в них инфекций, а также вызывает преждевременное старение деревьев (болезнь Альцгеймера).
Наиболее сильно повреждаются хвойные леса. Это в первую очередь связано с большой продолжительностью жизни их хвои (4-6 лет), что способствует накоплению в ней токсикантов.
Первым признаком поражения хвойных лесов газами и кислыми осадками является сокращение сроков жизни хвои и уменьшение ее размера. Наиболее сильно повреждаются леса в тундровых условиях (на бедных почвах, в гористых местностях, в зоне туманов и т.п.). кроме хвойных, высокой поражаемостью отличается также бук, граб и другие твердолиственные виды.
Очень высокой чувствительностью к загрязнению атмосферы характеризуются многие виды лишайников. Они обычно первыми исчезают из экосистем и являются индикаторами неблагоприятного состояния среды.
Большие площади пораженных и погибших от загрязнения атмосферы почв лесов имеются в ФРГ, Швеции, Финляндии, Австрии, Польше, Канаде, на севере США и в других регионах. В ФРГ массовое поражение лесов зарегистрировано в начале 80-х годов. В хвойных лесах, особенно пихтовых, повреждения отмечались у 60-90% деревьев, а в среднем у 10% всех видов древесных растений. В России повреждено около 1,5-2 млн.га лесов. Основные очаги поражения расположены в районе Норильска, Мончегорска, Братска.
В последнее время много внимания уделяется поражению лесов в результате совместного действия традиционных загрязнителей (SO2, NО2) и озона. Последний является в основном продуктом фотохимического смога.
Показано, что в его присутствии интенсивно разрушается хлорофилл как в результате прямого влияния, так и через ускорение расходования витамина С, который является важным агентом защиты хлорофилла от окисления. [2].
2. МЕТОДЫ ОТЧИСТКИ ОТ ДИОКСИДА СЕРЫ
В настоящее время разработано довольно большое количество способов очистки промышленных газовых выбросов от диоксида серы. В основу их классификации положены различные физико-химические явления, на которых базируются методы очистки .
Наибольшее распространение в промышленности получили методы, основанные на абсорбации SO2 водными растворами, содержащими вещества основного характера, такие, как известь (Са(ОН)2 и СаО), аммиак (NH3), известняк (СаСО3), соду (Nа2СО3*10Н20) , доломит (СаСО3 –МgСО3) [3]. Утилизация диоксида серы основана на его кислотных свойствах и способности S(IV) окисляться до S(VI) , например, в соответствии с уравнениями [3]:
СаСО3 + SO2+1/ 202, = СаS04+ СО2, (2.1)
4NH3 + 2SO5 + О2 + 2Н2О = 2(NН4)2S04. (2.2)
Образующиеся сульфаты находят применение как в строительной промышленности СаSО4*МgSО4 , так и в виде удобрений (NH4)2S04 [3].
До недавнего времени газы, содержащие диоксид серы в количествах 0,05—3,5 об. %, рассматривались исключительно с экологической точки зрения. Однако, учитывая истощение природных месторождений серы, такие газы могут рассматриваться и как резерв производства серы. Так, если бы возможно было утилизировать всю серу, выбрасываемую Норильским горнометаллургическим комбинатом ежегодно, то ее количество составило бы 1 млн. т. Наблюдаемая тенденция к поиску регенеративных технологий, проявляется в повышенном интересе исследователей к реакции взаимодействия диоксида серы и сероводорода:
S02, + 2Н2S = 3S + 2Н2О, (2.3)
которая приводит к получению товарной серы. К достоинствам этого способа, использующего водные растворы, органические абсорбенты и их смеси с водой, относят высокую степень очистки от S02 и H2S , широкий диапазон допустимых для очистки концентраций S02 в газовых выбросах (0,01—25 об. %), высокую химическую емкость контактного раствора по отношению к поглощаемым серосодержащим примесям.
Многие эксперты считают [3], что в ближайшие 100лет содержание в атмосфере практически всех газовых примесей, в том числе и диоксида серы, возрастет. Данный прогноз основан, прежде всего, на том, что в развивающихся странах с быстрорастущей плотностью населения непрерывно увеличивается использование такого вида относительно недорогого топлива с большим содержанием серы, как уголь. [3].
3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ КИСЛОТНЫХ ВЕЩЕСТВ В АТМОСФЕРЕ
Загрязняющие вещества, выделяющиеся из источников, близких к поверхности Земли, естественно, не задерживаются на одном месте, а распространяются в вертикальном и горизонтальном направлениях, частично преобразовываясь при этом. Рассмотрим сначала вертикальное перемешивание, которое происходит посредством конвекционных (упорядоченных вертикальных) или турбулентных (неупорядоченных) движений. В зависимости от структуры атмосферы и ее состояния в данный момент перемешивание может достигнуть только определенной высоты. Эта высота в первую очередь зависит от распределения температуры по вертикали в атмосфере. Как известно, начиная с поверхности Земли температура воздуха по мере движения вверх обычно снижается, в среднем на 0, 6°С на каждые 100 м [1].. На высоте 8-18 км от поверхности это понижение исчезает, более того, двигаясь выше, можно наблюдать потепление. Этот слой, где происходит изменение температуры в обратном направлении, называется тропопаузой, а пространство между ней и поверхностью —тропосферой. Высота тропопаузы (8-18 км) зависит от географической широты и для данного места остается постоянной. Выше находится стратосфера, где потепление в вертикальном направлении происходит в результате поглощения коротковолнового излучения и протекания фотохимических реакций. Разделяющая две сферы тропопауза играет важную роль, она действует как экранирующий слой между тропосферой и стратосферой. Физическим условием движения потока вверх является снижение температуры воздуха в этом же направлении. Поэтому перемешивание в тропопаузе замедляется, и загрязняющие вещества уже могут проникнуть в стратосферу только с помощью диффузии (молекулярное
движение). Последняя представляет собой очень медленный процесс и, таким образом, те загрязняющие вещества, которые находятся в тропосфере недолго, практически не могут попасть в стратосферу. С другой стороны, вещества, имеющие длительное время жизни, могут попасть в стратосферу, например, фреоны, время нахождения, которых в тропосфере исчисляется несколькими десятками лет.
Микроэлементы, которые находятся в тропосфере в течение короткого времени (например, соединения серы и азота), могут попасть в более высокие слои воздуха другим путем, например, при сильном извержении вулкана или во время полетов в стратосферу. Таким образом, возвращаясь к тропопаузе, можно сказать, что в результате увеличения температуры с высотой перемешивание на этом уровне прекращается.
В то же время часто уже в нижних слоях тропосферы, вблизи от поверхности, наблюдается инверсия температуры, т. е. изменение ее в противоположном направлении, которое также приводит к прекращению вертикального перемещения. Местонахождение инверсии иногда хорошо видно невооруженным лазом. Например, в Будапеште, особенно в зимние месяцы, над загрязненными веществами иногда можно превосходно разглядеть границу между серым загрязненным нижним и верхним чистым слоями воздуха. На этой границе прекращается вертикальное перемешивание загрязняющих веществ. Этот близкий поверхности слой называют слоем перемешивания. Высота его зависит от времени года и метеорологических условий. Тропопауза является верхней границей перемешивания в том случае, если, например, инверсия находится ниже, чем источник загрязнения.
Кислотные загрязняющие вещества, естественно, распространяются не только вертикальном, но и в горизонтальном направлении. Этот процесс происходит под воздействием так называемой адвекции в направлении скорости ветра при упорядоченном движении воздуха или же в результате турбулентного (неупорядоченного) движения. На больших расстояниях (более 50 км) решающим фактором является адвекция. Расстояние, которое может в среднем пройти одна молекула загрязняющего вещества, зависит помимо скорости ветра и от времени ее пребывания в атмосфере. Все находящиеся в атмосфере вещества, в том числе и ее основные компоненты, через определенное время вступают в химическую реакцию либо выпадают из атмосферы на поверхность в виде осадка.
Это выделение веществ на поверхность представляет собой седиментацию. Время, в течение которого в среднем молекулы соединений проводят в атмосфере, называется временем пребывания. Обычно чем короче время пребывания заданного вещества в атмосфере, тем выше его способность изменяться в пространстве и во времени. Например, концентрация закиси азота в тропосфере достаточно постоянна и не зависит от места и времени измерения, так как атмосферное (тропосферное) время ее пребывания составляет около 25 лет. Концентрация же двуокиси азота может в несколько раз изменяться в зависимости от места и времени. Время ее пребывания составляет лишь 8-10 суток, а для серы оно еще короче — около 2 суток. Это, естественно, не означает, что каждая молекула двуокиси серы точно через 2 суток исчезает из атмосферы, так как время жизни каждой молекулы статистически колеблется вокруг среднего значения. Что означают для двуокиси серы эти двое суток времени пребывания? На какое расстояние в среднем она может распространиться с помощью ветра?
Возьмем скорость ветра 10 м/с, которая довольно часто бывает на высоте 1 км от поверхности Земли. Легко можно подсчитать, что одна "средняя" молекула двуокиси серы на "крыльях ветра" может удалиться примерно на 2000 км от места выброса. Если же мы примем во внимание среднее значение скорости ветра у поверхности почвы (в Венгрии приблизительно 3 м/с), то среднее пройденное молекулой расстояние составит около 500 км. Таким образом, молекула двуокиси серы в среднем может покрыть расстояние 1000 км. Для двуокиси азота это расстояние из-за более продолжительного времени пребывания может быть еще больше. Распространение загрязняющих веществ в таких масштабах создало много международных проблем. Поскольку загрязнение воздуха не знает границ, выброс загрязняющих веществ в одном государстве может загрязнить воздух другого. Например, существует тесная связь между образованием кислотных дождей в Скандинавских странах и эмиссией двуокисей серы и азота в Средней и Западной Европе. Европейская экономическая комиссия ООН (ЕЭК) в рамках "Совместной программы наблюдения и оценки распространения загрязняющих воздух веществ на большие расстояния в Европе" (ЕМЕП) подсчитала, в какой степени то или иное европейское государство несет ответственность, например, за выпадение кислотных дождей в Скандинавских странах. Необходимо принять во внимание также количества загрязняющих веществ, которые
удаляются из определенной страны и поступают туда из других стран. Это можно вычислить исходя из круговорота веществ на данной территории. Если в какой-либо стране выброс загрязняющего вещества (например, двуокиси серы или окиси азота) на ее территории превышает его выпадение в неизменной или преобразованной форме, то баланс этой страны отрицательный, т.е. она больше загрязняет, чем загрязняется сама. Венгрия, например, имеет отрицательный баланс по сере, т. е. может считаться загрязняющей страной, в то время как баланс кислотных соединений азота находится в относительном равновесии. За передвижением масс воздуха между странами и распространением таким способом загрязняющих веществ можно проследить. Используя различные метеорологические данные (например: направления ветра на различной высоте, скорость ветра), можно определить, где находящаяся над определенной территорией масса воздуха будет располагаться через 0; 3; 6; ... 36ч.
Естественно, воздействие каждого источника загрязнения проявляется тем больше, чем ближе он находится от места измерения. Расположенный близко менее значительный источник может перекрыть влияние более отдаленного мощного источника загрязнения.
Таким образом, мы схематично ознакомились с вертикальным перемешиванием(конвекция) и горизонтальным распространением (адвекция) загрязняющих веществ. Однако их только теоретически можно отделить друг от друга, действительности оба эти процесса идут параллельно. [1].
4. ПРЯМЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА ЧЕЛОВЕКА
Естественно, атмосферные кислотные микроэлементы не щадят и человека. Однако здесь речь идет уже не только о кислотных дождях, но и о том вреде, который приносят кислотные вещества (двуокись серы, двуокись азота, кислотные аэрозольные частицы) при дыхании.
Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. При концентрации около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случаев [5]., в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. Статистические данные показали, что такое серьезное заболевание, как ложный круп, требующее моментального вмешательства врача и распространенное среди детей, возникает по этой же причине. То же самое можно сказать и о ранней смертности новорожденных в Европе и Северной Америке, которая ежегодно исчисляется несколькими десятками тысяч.
Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень их опасности зависит от размеров. Так, пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в самые дальние участки легких.
Физиологические исследования показали, что степень вредного воздействия прямо пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, для двуокиси серы среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м3.
В настоящее время норма для состава воздуха на незащищенных территориях почти соответствует этому значению.
На защищенных территориях нормативы, естественно, строже. В то же время ожидается, что в недалеком будущем установят еще более низкие нормативные значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже, если различные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг друга, т.е. проявится уже упомянутый синергизм. Также установлена зависимость между загрязнением двуокисью серы и различными заболеваниями дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т.д.). На отдельных загрязненных территориях число заболеваний было в несколько раз больше, чем на контрольных территориях.
Помимо первичного прямого воздействия, на человека косвенно влияет и закисление окружающей среды. Проведенные в Венгрии обследования показали, что содержание цинка в свинине и говядине, а также в мясных продуктах довольно часто превышает допустимый уровень(10%). Кадмий также встречается в говядине в концентрациях, превышающих допустимые. Медь и ртуть в безопасных концентрациях обнаружены главным образом в мясе птицы. [5].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нам уже известно, что дальнейшее закисление окружающей среды зависит от того, как будет обстоять дело с антропогенными выбросами оксидов серы и азота в атмосферу. Разумеется, предсказать это очень сложно. Однако мы можем сделать определенное заключение на основе анализа интенсивности выбросов в прошлом. Оцененный таким способом выброс двуокиси серы в будущем тысячелетии значительно больше нынешнего уровня. Согласно этому ожидается рост закисления окружающей среды, а причиняемый кислотными осадками ущерб станет катастрофическим. Это вызывает большое беспокойство, если принять во внимание, что и настоящие уровни выброса уже приводят к ужасающим последствиям.
Двуокись серы – основной загрязнитель, обусловливающий появление кислых осадков. В присутствии паров воды сернистый ангидрид превращается в раствор серной кислоты.
Таким же образом из двуокиси углерода и окислов азота образуются угольная и азотная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые другие соединения, что в сумме и дает раствор с кислой реакцией (кислые или кислотные осадки).
В настоящее время разработано довольно большое количество способов очистки промышленных газовых выбросов от диоксида серы. В основу их классификации положены различные физико-химические явления, на которых базируются методы очистки . Наибольшее распространение в промышленности получили методы, основанные на абсорбации.[ 3]
Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. При концентрации около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случаев , в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. [1]
В работе раскрыты поставленные задачи. Плачевное состояние окружающей среды поставило современных ученых- экологов перед острой проблемой загрязнения нашей планеты. Необходимо найти методы решения этого вопроса. В настоящий момент ученые всего мира ищут выход из положения. Но не стоит забывать о том, что будущее планеты зависит в первую очередь от нас с вами.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1) Интернет :
www.yandex.ru
www.5ka.ru
www.5ballov.ru
2) Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах: Учебное пособие. Ростов н/Д: Изд-во «Феникс», 2002. – 384с.
3) Кузьменок Н.М., Стрельцов Е.А., Кумачев А.И. Экология на уроках химии. – Мн.: Изд.ООО «Красико-принт», 1996. – 208 с.
4) Трушина Т.П. Экологические основы природопользования: Учебник для колледжей и средних специальных заведений. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2003.-352 с.
5) Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 480 с.
Микроэлементы, которые находятся в тропосфере в течение короткого времени (например, соединения серы и азота), могут попасть в более высокие слои воздуха другим путем, например, при сильном извержении вулкана или во время полетов в стратосферу. Таким образом, возвращаясь к тропопаузе, можно сказать, что в результате увеличения температуры с высотой перемешивание на этом уровне прекращается.
В то же время часто уже в нижних слоях тропосферы, вблизи от поверхности, наблюдается инверсия температуры, т. е. изменение ее в противоположном направлении, которое также приводит к прекращению вертикального перемещения. Местонахождение инверсии иногда хорошо видно невооруженным лазом. Например, в Будапеште, особенно в зимние месяцы, над загрязненными веществами иногда можно превосходно разглядеть границу между серым загрязненным нижним и верхним чистым слоями воздуха. На этой границе прекращается вертикальное перемешивание загрязняющих веществ. Этот близкий поверхности слой называют слоем перемешивания. Высота его зависит от времени года и метеорологических условий. Тропопауза является верхней границей перемешивания в том случае, если, например, инверсия находится ниже, чем источник загрязнения.
Кислотные загрязняющие вещества, естественно, распространяются не только вертикальном, но и в горизонтальном направлении. Этот процесс происходит под воздействием так называемой адвекции в направлении скорости ветра при упорядоченном движении воздуха или же в результате турбулентного (неупорядоченного) движения. На больших расстояниях (более 50 км) решающим фактором является адвекция. Расстояние, которое может в среднем пройти одна молекула загрязняющего вещества, зависит помимо скорости ветра и от времени ее пребывания в атмосфере. Все находящиеся в атмосфере вещества, в том числе и ее основные компоненты, через определенное время вступают в химическую реакцию либо выпадают из атмосферы на поверхность в виде осадка.
Это выделение веществ на поверхность представляет собой седиментацию. Время, в течение которого в среднем молекулы соединений проводят в атмосфере, называется временем пребывания. Обычно чем короче время пребывания заданного вещества в атмосфере, тем выше его способность изменяться в пространстве и во времени. Например, концентрация закиси азота в тропосфере достаточно постоянна и не зависит от места и времени измерения, так как атмосферное (тропосферное) время ее пребывания составляет около 25 лет. Концентрация же двуокиси азота может в несколько раз изменяться в зависимости от места и времени. Время ее пребывания составляет лишь 8-10 суток, а для серы оно еще короче — около 2 суток. Это, естественно, не означает, что каждая молекула двуокиси серы точно через 2 суток исчезает из атмосферы, так как время жизни каждой молекулы статистически колеблется вокруг среднего значения. Что означают для двуокиси серы эти двое суток времени пребывания? На какое расстояние в среднем она может распространиться с помощью ветра?
Возьмем скорость ветра 10 м/с, которая довольно часто бывает на высоте 1 км от поверхности Земли. Легко можно подсчитать, что одна "средняя" молекула двуокиси серы на "крыльях ветра" может удалиться примерно на 2000 км от места выброса. Если же мы примем во внимание среднее значение скорости ветра у поверхности почвы (в Венгрии приблизительно 3 м/с), то среднее пройденное молекулой расстояние составит около 500 км. Таким образом, молекула двуокиси серы в среднем может покрыть расстояние 1000 км. Для двуокиси азота это расстояние из-за более продолжительного времени пребывания может быть еще больше. Распространение загрязняющих веществ в таких масштабах создало много международных проблем. Поскольку загрязнение воздуха не знает границ, выброс загрязняющих веществ в одном государстве может загрязнить воздух другого. Например, существует тесная связь между образованием кислотных дождей в Скандинавских странах и эмиссией двуокисей серы и азота в Средней и Западной Европе. Европейская экономическая комиссия ООН (ЕЭК) в рамках "Совместной программы наблюдения и оценки распространения загрязняющих воздух веществ на большие расстояния в Европе" (ЕМЕП) подсчитала, в какой степени то или иное европейское государство несет ответственность, например, за выпадение кислотных дождей в Скандинавских странах. Необходимо принять во внимание также количества загрязняющих веществ, которые
удаляются из определенной страны и поступают туда из других стран. Это можно вычислить исходя из круговорота веществ на данной территории. Если в какой-либо стране выброс загрязняющего вещества (например, двуокиси серы или окиси азота) на ее территории превышает его выпадение в неизменной или преобразованной форме, то баланс этой страны отрицательный, т.е. она больше загрязняет, чем загрязняется сама. Венгрия, например, имеет отрицательный баланс по сере, т. е. может считаться загрязняющей страной, в то время как баланс кислотных соединений азота находится в относительном равновесии. За передвижением масс воздуха между странами и распространением таким способом загрязняющих веществ можно проследить. Используя различные метеорологические данные (например: направления ветра на различной высоте, скорость ветра), можно определить, где находящаяся над определенной территорией масса воздуха будет располагаться через 0; 3; 6; ... 36ч.
Естественно, воздействие каждого источника загрязнения проявляется тем больше, чем ближе он находится от места измерения. Расположенный близко менее значительный источник может перекрыть влияние более отдаленного мощного источника загрязнения.
Таким образом, мы схематично ознакомились с вертикальным перемешиванием(конвекция) и горизонтальным распространением (адвекция) загрязняющих веществ. Однако их только теоретически можно отделить друг от друга, действительности оба эти процесса идут параллельно. [1].
4. ПРЯМЫЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ КИСЛОТНЫХ ОСАДКОВ НА ЧЕЛОВЕКА
Естественно, атмосферные кислотные микроэлементы не щадят и человека. Однако здесь речь идет уже не только о кислотных дождях, но и о том вреде, который приносят кислотные вещества (двуокись серы, двуокись азота, кислотные аэрозольные частицы) при дыхании.
Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. При концентрации около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случаев [5]., в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. Статистические данные показали, что такое серьезное заболевание, как ложный круп, требующее моментального вмешательства врача и распространенное среди детей, возникает по этой же причине. То же самое можно сказать и о ранней смертности новорожденных в Европе и Северной Америке, которая ежегодно исчисляется несколькими десятками тысяч.
Кроме оксидов серы и азота опасны для здоровья человека также аэрозольные частицы кислотного характера, содержащие сульфаты или серную кислоту. Степень их опасности зависит от размеров. Так, пыль и более крупные аэрозольные частицы задерживаются в верхних дыхательных путях, а мелкие (менее 1 мкм) капли серной кислоты или частицы сульфатов могут проникать в самые дальние участки легких.
Физиологические исследования показали, что степень вредного воздействия прямо пропорциональна концентрации загрязняющих веществ. Однако существует пороговое значение, ниже которого даже у самых чувствительных людей не обнаруживаются какие-либо отклонения от нормы. Например, для двуокиси серы среднесуточная пороговая концентрация для здоровых людей составляет приблизительно 400 мкг/м3.
В настоящее время норма для состава воздуха на незащищенных территориях почти соответствует этому значению.
На защищенных территориях нормативы, естественно, строже. В то же время ожидается, что в недалеком будущем установят еще более низкие нормативные значения. Однако опасная концентрация может оказаться еще ниже, если различные кислотные загрязняющие вещества будут усиливать воздействие друг друга, т.е. проявится уже упомянутый синергизм. Также установлена зависимость между загрязнением двуокисью серы и различными заболеваниями дыхательных путей (грипп, ангина, бронхит и т.д.). На отдельных загрязненных территориях число заболеваний было в несколько раз больше, чем на контрольных территориях.
Помимо первичного прямого воздействия, на человека косвенно влияет и закисление окружающей среды. Проведенные в Венгрии обследования показали, что содержание цинка в свинине и говядине, а также в мясных продуктах довольно часто превышает допустимый уровень(10%). Кадмий также встречается в говядине в концентрациях, превышающих допустимые. Медь и ртуть в безопасных концентрациях обнаружены главным образом в мясе птицы. [5].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нам уже известно, что дальнейшее закисление окружающей среды зависит от того, как будет обстоять дело с антропогенными выбросами оксидов серы и азота в атмосферу. Разумеется, предсказать это очень сложно. Однако мы можем сделать определенное заключение на основе анализа интенсивности выбросов в прошлом. Оцененный таким способом выброс двуокиси серы в будущем тысячелетии значительно больше нынешнего уровня. Согласно этому ожидается рост закисления окружающей среды, а причиняемый кислотными осадками ущерб станет катастрофическим. Это вызывает большое беспокойство, если принять во внимание, что и настоящие уровни выброса уже приводят к ужасающим последствиям.
Двуокись серы – основной загрязнитель, обусловливающий появление кислых осадков. В присутствии паров воды сернистый ангидрид превращается в раствор серной кислоты.
Таким же образом из двуокиси углерода и окислов азота образуются угольная и азотная кислоты. К ним примешиваются органические кислоты и некоторые другие соединения, что в сумме и дает раствор с кислой реакцией (кислые или кислотные осадки).
В настоящее время разработано довольно большое количество способов очистки промышленных газовых выбросов от диоксида серы. В основу их классификации положены различные физико-химические явления, на которых базируются методы очистки . Наибольшее распространение в промышленности получили методы, основанные на абсорбации.[ 3]
Уже давно установлено, что существует тесная зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. При концентрации около 1 мг/м3 возрастает число смертельных случаев , в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями дыхательных путей. [1]
В работе раскрыты поставленные задачи. Плачевное состояние окружающей среды поставило современных ученых- экологов перед острой проблемой загрязнения нашей планеты. Необходимо найти методы решения этого вопроса. В настоящий момент ученые всего мира ищут выход из положения. Но не стоит забывать о том, что будущее планеты зависит в первую очередь от нас с вами.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1) Интернет :
www.yandex.ru
www.5ka.ru
www.5ballov.ru
2) Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология в вопросах и ответах: Учебное пособие. Ростов н/Д: Изд-во «Феникс», 2002. – 384с.
3) Кузьменок Н.М., Стрельцов Е.А., Кумачев А.И. Экология на уроках химии. – Мн.: Изд.ООО «Красико-принт», 1996. – 208 с.
4) Трушина Т.П. Экологические основы природопользования: Учебник для колледжей и средних специальных заведений. – М.: Издательско-торговая корпорация «Дашков и К», 2003.-352 с.
5) Хотунцев Ю.Л. Экология и экологическая безопасность: Учеб. пособие. – М.: Издательский центр «Академия», 2002. – 480 с.
