ФЗО. Экологические проблемы загрязнения

Экологические проблемы загрязнения
природно-хозяйственных систем
Парниковый эффект;
Истощение озонового слоя;
Проблема утилизации отходов; Загрязнение гидросферы, почвы;
Истощение природных ресурсов (опустынивание, эрозия почвы, вырубка лесов).

СО2, метан,
оксиды азота
и др.
Парниковый эффект

Кислотные осадки

Проблема утилизации отходов
Отходы – неиспользуемые остатки сырья, материалов, полуфабрикатов, иных изделий и продуктов, образующиеся в процессе производства продукции или ее потребления и утратившие свои потребительские свойства.
Виды отходов
По агрегатному состоянию:
- жидкие;
- твердые;
- газообразные.
По происхождению:
- бытовые (коммунальные);
промышленные;
сельскохозяйственные;
строительные;
радиоактивные.
Время разложения отходов
Бумага – 2-10 лет
Консервная банка более 90 лет
Фильтр от сигареты -100 лет
Полиэтиленовый пакет – более 200 лет
Пластмасса -500 лет
Стекло – более 1000 лет

Способы утилизации отходов
- Закапывание;
- Сжигание (в огромном количестве выделяются вредные или ядовитые химические соединения, не весь мусор сгорает);
- Организация свалок (ядовитые вещества проникают в подземные воды, рассеиваются ветрами, в результате гниения образуются различные газы);
- Сортировка и повторное использование (рециклинг) – наиболее ресурсосберегающий путь;
- Использование малоотходных технологий.
Пути решения проблемы отходов
- Раздельный сбор пищевых и твердых отходов (отделение органики, бумаги, металлов, пластмассы, текстиля, крупногабаритного мусора);
Механизированная сортировка твердых бытовых отходов (ТБО);
Определение функциональных обязанностей, ответственности при обращении с ТБО;
Увеличение числа контейнеров.

Источники загрязнения воздуха

Антропогенные источники загрязнения воздуха
Человеческая деятельность является основным источником загрязнения воздуха. Потребление энергии в наших домах, производственная деятельность, транспорт и сельское хозяйство – это основные виды деятельности, напрямую связанные с выбросами загрязнителей в окружающую природную среду.
промышленные источники загрязнения;
транспортные источники загрязнения;
сельскохозяйственные источники загрязнения;
хозяйственно-бытовые источники;
специфические военные источники загрязнения.

Классификация источников загрязняющих веществ
по месторасположению
а) Незатененные (высокие). К ним относят высокие трубы и точечные источники, удаляющие загрязнение на высоту, превышающую высоту здания в 2,5 раза.
б) Затененные (низкие), расположенные на высоте в 2,5 раза меньше высоты здания.
в) Наземные, находящиеся вблизи земной поверхности. К ним относятся, открыто расположенное технологическое оборудование, колодцы производственной канализации, промывные токсичные вещества, разбросанные отходы производства.
по геометрической форме
а) Точечные - трубы, шахты, автомобили и т.д.
б) Линейные - газопроводы.
в) Площадные - промплощадки, города, поля с внесенными ядохимикатами.

по режиму работы
а) Непрерывного или периодического действия.
б) Залповые и мгновенные.
В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в атмосферу поступают объёмы выбросов с большой концентрацией загрязняющих веществ. Залповые выбросы производятся при авариях, при сжигании быстрогорящих отходов на площадках утилизации.
При мгновенных выбросах загрязняющие вещества выделяются за доли секунд и иногда на достаточно высокие расстояния. Они происходят при взрывных работах и аварийных ситуациях.
Организованные и неорганизованные источники
Выбросы вредных веществ в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды и трубы называются организованными. К организованным промышленным источникам относят трубы, шахты и т.п.
К неорганизованным промышленным выбросам относят открытые склады минерального сырья, карьеры, хранилища твердых и жидких отходов, места загрузки и выгрузки железнодорожных вагонов, автомашин, негерметичное оборудование, транспортные эстакады и т.п.

Первичные и вторичные загрязняющие вещества
hydrocarbons –
углеводороды
• первичные загрязняющие вещества – вещества, образующиеся в результате естественных процессов и деятельности человека;
• вторичные загрязняющие вещества – вещества, образующиеся в результате взаимодействия первичных загрязняющих веществ с атмосферой.

Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков.
Диоксид серы

Цепные фотохимические реакции,
происходящие в атмосфере
hν – энергия кванта света
O˙ + O2 → O3
NO + O˙ → NO2
процесс регенерации NOх
NO + O2 → NO2 + O˙
O˙ - атомарный кислород
Оксиды азота

56% - двигатели транспорта
22% - энергоносители
17% - сжигание топлива
5% - другие источники
Источники антропогенных оксидов азота - NOх

Моноксид углерода (угарный газ, окись углерода) — бесцветный ядовитый газ без вкуса и запаха.
Загрязнение оксидами углерода приводит к повышению температуры приземного слоя атмосферы, влияет на организмы людей и животных.
56% - дорожные источники
22% - внедорожные источники
12% - другие
6% - сжигание топлива
4% - промышленность
Источники СО

Твердые примеси включают:
- частицы пыли;
- частицы почвы, материалов дорог;
- частицы, образуемые в сельскохозяйственном производстве, при горных работах, ураганах , при разработках каменоломен;
частицы морской соли;
пыльца, плесень, споры и прочий биологический материал;
дымы от пожаров;
вулканическая, космическая пыль.
Частицы пыли сокращают доступ ультрафиолетовой радиации и образуют ядра конденсации паров воды.

Particulate matter (PM) – твердые частицы
пыль, пыльца, плесень

Превращение газов в твердые вещества
Выбросы кислотных и щелочных газов, поступающих от различных промышленных источников, реагируют между собой в атмосфере, что приводит к образованию кристаллов солей.

Озон представляет собой бесцветный газ без запаха, который присутствует в стратосфере и на уровне поверхности Земли (тропосфере). Озон тропосферы представляет особую опасность для здоровья населения.
летучие органические соединения
Приземный озон повреждает растительность и экосистемы. Это приводит к ухудшению выживаемости саженцев деревьев, повышенной восприимчивости растений к болезням, росту числа вредителей, повреждает листву деревьев и других растений.
10км
50км

Влияние загрязняющих веществ на организм человека
Оксид углерода: снижает доставку кислорода к органам и тканям организма, вызывает
головные боли, утомление, сонливость, нарушение зрения, спазмы, затруднение дыхания.
Оксиды серы: раздражение слизистой глаз и горла, отравление, острый бронхит и другие респираторные заболевания.
Оксиды азота: нарушение функции легких, изменение слизистой оболочки бронхов,
состава крови.
Пыль: осаждается в легких и бронхах.
Сероводород: нервные расстройства, нарушение кровяного давления.
Свинец: нарушает обмен веществ, вызывает умственную отсталость и хронические
заболевания мозга.
Ртуть: поражает печень, почки, снижает иммунитет.
Озон: боли в груди, кашель, раздражение в горле, покраснение тела, воспаление легких.

Факторы, влияющие на уровень приземной концентрации вредных веществ в атмосфере

Техногенные факторы:
- интенсивность и объем выброса вредных веществ;
- высота расположения устья источника выбросов от поверхности земли;
- размер территории, на которой осуществляются загрязнения;
уровень техногенного освоения региона.
Природно-климатические факторы:
- режим циркуляции атмосферы, ее термическую устойчивость;
- атмосферное давление, влажность воздуха, температурный режим;
- температурные инверсии, их повторяемость и продолжительность;
- скорость ветра, повторяемость застоев воздуха и слабых ветров (0,1 м/с);
- продолжительность туманов;
- рельеф местности;
- почвенно-растительные условия;
- фоновые значения показателей загрязнения природных компонентов атмосферы;
- состояние животного мира.

Влияние метеорологических параметров на состояние загрязнения воздушного бассейна
Скорость и направление ветра
Опасная скорость ветра - скорость, при которой наблюдается максимальная концентрация примесей в приземном слое атмосферы.
Для высоких источников выбросов (ТЭС) 5–7 м/с.
Для низких источников 1–2 м/с.
В основном, чем больше скорость ветра, тем больше турбулентность и тем быстрее и полнее происходит рассеивание загрязнений в атмосфере.

2) Температура воздуха
Повышению концентрации примеси способствуют приземные инверсии.

Распространение выбросов при инверсии.
АВ - толщина инверсионного слоя
При увеличении вертикальной протяженности слоя инверсии от 100 до 600 м концентрация сернистого газа в среднем возрастает в 3 раза, а пыли в 1,7 раза.

3) Туманы
Термин «смог» (от англ. Smoky fog, буквально — «Дымовой туман») — чрезмерное загрязнение воздуха вредными веществами, выделенными в результате работы промышленных производств, транспортом при определённых погодных условиях.
В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые фотооксидантами.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях:
- наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей;
- интенсивная солнечная радиация;
безветрие или очень слабый обмен воздуха в приземном слое;
мощная и в течение не менее суток повышенная инверсия.

Образование оксидантов в атмосфере
Фотохимический смог

4) Состояние атмосферы
Устойчивое состояние, когда некоторый объем воздуха, сместившийся из своего исходного положения по высоте под действием каких-то сил (например, температурного градиента), стремится вернуться обратно.
Неустойчивое состояние, при котором объем воздуха, получивший импульс движения, не возвращается в исходное положение, а с ускорением движется в направлении первоначального смещения.
При нейтральном (безразличном) состоянии смещенный объем воздуха, попав в слой с такой же температурой, остается неподвижным.

1 - градиент температур по высоте
приземного слоя; 2 - инверсионный слой
а) волнообразная струя (большой
градиент температуры)
б) конусообразная струя (малый
градиент температуры)
приземная инверсия:
в) приподнятая струя
в’) веерообразная струя
приподнятая инверсия:
г) приподнятая струя
г’) задымляющая струя
Форма струй дыма, выбрасываемого незатененным точечным источником
при различных условиях стабильности атмосферы

3
2
4
1
5

Поведение потока ЗВ, выбрасываемого в атмосферу
- химическая трансформация примесей;
- влажное осаждение;
- сухое осаждение.