Современное состояние природной среды

Антропогенное воздействие на биосферу.

Человек всегда использовал окружающую среду в основном как источник ресурсов, однако в течение очень длительного времени его деятельность не оказывала заметного влияния на биосферу. Лишь в конце пошлого столетия изменения биосферы под влиянием хозяйственной деятельности обратили на себя внимание ученых. В первой половине нынешнего века эти изменения нарастали и в настоящее время лавиной обрушились на человеческую цивилизацию. Стремясь к улучшению условий своей жизни, человек постоянно наращивает темпы материального производства, не задумываясь о последствиях. При таком подходе большая часть взятых от природы ресурсов возвращается ей в виде отходов, часто ядовитых или непригодных для утилизации. Это создает угрозу и существованию биосферы, и самого человека.

Наибольшую опасность представляет собой загрязнение атмосферы соединениями серы, и прежде всего сернистым газом. Соединения серы выбрасываются в атмосферу при сжигании угольного топлива, нефти и природного газа, а также при выплавке цветных металлов и производстве серной кислоты. Антропогенное загрязнение серой в два раза превосходит природное. Наибольших концентраций сернистый газ достигает в северном полушарии, особенно над территорией США, зарубежной Европы, европейской части России, Украины. В южном полушарии оно ниже.

С попаданием в атмосферу соединений серы и азота непосредственно связано выпадение кислотных дождей. Механизм их образования очень прост. Двуокись серы и окислы азота в воздухе соединяются с парами воды. Затем вместе с дождями, туманами они выпадают на землю в виде разбавленных серной и азотной кислот. Такие осадки резко нарушают нормы кислотности почвы, ухудшают водообмен растений, способствуют высыханию лесов, особенно хвойных. Попадая в реки и озера, они угнетают их флору и фауну, нередко приводя к полному уничтожению биологической жизни — от рыб до микроорганизмов. Большой вред кислотные дожди наносят и различным конструкциям (мостам, памятникам и т.д.).

Главные регионы распространения кислотных осадков в мире — США, зарубежная Европа, Россия и страны СНГ. Но в последнее время они отмечены в промышленных районах Японии, Китая, Бразилии.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами.

Настоящие сдвиги в биосферных процессах начались в XX в. в результате очередной промышленной революции. Бурное развитие энергетики, машиностроения, химии, транспорта привело к тому, что человеческая деятельность стала сравнима по масштабам с естественными энергетическими и материальными процессами, происходящими в биосфере. Интенсивность потребления человечеством энергии и материальных ресурсов растет пропорционально численности населения и даже опережает его прирост.

В результате сжигания различного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается около 20 млрд т углекислого газа и поглощается соответствующее количество кислорода. Природный запас СО2 в атмосфере составляет величину порядка 50 000 млрд т. Эта величина колеблется и зависит, в частности, от вулканической активности. Однако антропогенные выбросы углекислого газа превышают естественные и составляют в настоящее время большую долю его общего количества. Увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, сопровождающееся ростом количества аэрозоля (мелких частиц пыли, сажи, взвесей растворов некоторых химических соединений), может привести к заметным изменениям климата и соответственно к нарушению складывавшихся в течение миллионов лет равновесных связей в биосфере.

Изм.

Лист

№ докум.№

Подпись

Дата

Лист

Неуправляемое влияние на климат в совокупности с нерациональным ведением сельского хозяйства способны привести к значительному снижению плодородия почв, большим колебаниям урожайности культур. По данным экспертов ООН, в последние годы колебания продукции сельского хозяйства превышали 1%. А ведь уменьшение производства продовольствия даже на 1% может привести к гибели от голода десятков миллионов человек.

Проблема антропогенного загрязнения атмосферного воздуха в Российской Федерации обострилась в 1960-1970 годы прошлого столетия. К началу 2000 года в воздушном бассейне более 200 городов России концентрации вредных веществ превышали установленные нормативы в 5 и более раз. В настоящее время от 7 до 71% населения каждого экономического района нашей страны дышат воздухом, насыщенным вредными для здоровья веществами: в Северо-Западном – 71%, Восточно-Сибирском – 41, Поволжском – 40, Западно-Сибирском – 39, Центральном – 37, Центрально-Черноземном – 27, Северном – 19, Уральском – 19, Дальневосточном – 19, Северо-Кавказском – 10, Волго-Вятском – 7,2%. Таким образом, состояние воздушного бассейна Волго-Вятского региона можно оценить как слабо загрязненное (Протасов, 2001). Особенно неблагоприятная экологическая обстановка складывается в городах, где сосредоточены промышленные предприятия и имеется большое количество автотранспорта.

1.3. Расчет загрязнения атмосферы вредными веществами

Атмосфера - это газовая оболочка Земли, компоненты которой распределены неравномерно, в зависимости от температуры выделяют несколько зон располагающихся на различных высотах от Земли:

Ø Тропосфера

Ø Стратосфера

Ø Мезосфера

Ø Термосфера

Ø Экзосфера

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Границы между слоями не резкие и их высота зависит от широты и времени года. Погода формируется в тропосфере

( нижние примерно 10 км: около 6 км над полюсами и более 16 км над экватором). И верхняя граница тропосферы выше летом, чем зимой.

Одной из главных задач природоохранной деятельности является определение нормативов воздействия на окружающую среду, в пределах которых допускается производственная деятельность, вызывающая это воздействие.

Предельно допустимые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу регламентируются ГОСТ 17.2.3.02-78 и ОНД-86 (общероссийский нормативный документ). Указанные документы определяют предельно допустимые выбросы для каждого конкретного источника.

Использование нормативных показателей выбросов позволяет объективно оценить превышение предельно допустимых концентраций вредных веществ или веществ и примесей, входящих в состав выбрасываемых газов в двухметровом слое на уровне земли, а также в вертикальном и горизонтальном сечении дымового факела на расстоянии не более 100 км от источника.

Степень загрязнения воздуха вблизи некоторого источника вредных выбросов в значительной степени зависит от процессов переноса и рассеяния вредных примесей в атмосфере.

Рассеивание вредных выбросов – уменьшение концентрации загрязнителя атмосферы под воздействием физических причин (потоков воздуха, диффузии газов и т. д.) по мере удаления от источника выброса. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывают: состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника, диаметр устья и т. п.

Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – распределением температур в вертикальном направлении. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом организованного высокого источника выброса показано на

рис. 1.

Рис.1. Распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом

По мере удаления от трубы в направлении распространения выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы:

– переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы;

– задымление с максимальным содержанием вредных веществ;

– постепенное снижение уровня загрязнения.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Для осуществления охраны окружающей среды широко используются расчётные методы определения воздействия на окружающую среду с целью его нормирования и контроля.

Расчёт загрязнения атмосферы вредными веществами, содержащимися в выбросах, заключается в определении концентрации этих веществ С в приземном слое воздуха. Степень опасности загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами вредных веществ определяется по наибольшему рассчитанному значению приземной концентрации вредных веществ См , которое может устанавливаться на некотором расстоянии от места выброса Xм , соответствующем наиболее неблагоприятным метеорологическим условиям ( когда скорость ветра достигает опасного значения uм , наблюдается интенсивный вертикальный турбулентный обмен и др.).