Джерела та екологічні наслідки забруднення атмосфери

Атмосфера завжди містить певну кількість забруднюючих речовин, які мають природне або антропогенне походження. Рівень забруднення атмосфери природними джерелами є фоновим і з плином часу змінюється несуттєво. Впливати на природні забруднення атмосфери людина не може, але завжди повинна регулювати характер забруднення в процесі господарської діяльності.

Атмосфера забруднюється шляхом привнесення до неї або утворення в ній забруднюючих речовин у концентраціях, що перевищують нормативи якості або рівень природного вмісту. Всі сторонні речовини, які потрапляють до навколишнього середовища внаслідок людської діяльності, за пропозицією Р. Парсона називають антропогенним (від грец. “anthropos” – людина, “genes” – народжений) забрудненням. До нього належать усі види та форми порушення структури та функціонування природних об’єктів, що виникають в результаті діяльності людини.

В наш час забруднення повітряного басейну у більшості розвинених країн є великою соціальною і економічною проблемою. Особливо це стосується великих міст, промислових агломерацій, мегаполісів.

До основних антропогенних джерел забруднення атмосфери відносяться промислові підприємства, комунальне господарство, електроенергетика, транспорт, сільське господарство. У повітря надходять газоподібні речовини, які діють у навколишньому середовищі відповідно до правил загальної екології. Основні серед них такі: правило взаємодії факторів – фактори можуть підсилювати (синергізм) або пом’якшувати (антагонізм) силу дії інших факторів в процесі
взаємодії; закон сукупної діїекологічних факторів – в природі екологічні фактори діють комплексно, тому, оцінюючи вплив забруднюючих речовин, необхідно враховувати “сумаційний ефект” (на негативну дію однієї речовини накладається негативна дія інших).

Рівень забруднення атмосферного повітря в Україні досить високий. За даними Держкомстату України, в останні роки щорічний середній обсяг викидів шкідливих речовин в атмосферне повітря становив 6,04 млн. т, причому 4,16 млн. т – від стаціонарних джерел забруднення, 1,88 млн. т – від автотранспорту. Високий рівень забруднення повітря залишається в містах України, які знаходяться переважно в Донецько-Придніпровському промисловому районі – Кривому Розі, Маріуполі, Донецьку, Запоріжжі, Дніпродзержинську, Єнакієвому, Луганську та ін.

Стале зростання обсягів виробництва призводить до збільшення антропогенного навантаження на довкілля. На сьогоднішній день воно досягло такого рівня, що може негативно впливати на здоров’я населення. Основним напрямком діяльності із зменшення шкідливого впливу на навколишнє природне середовище повинно стати впровадження комплексу організаційно-технічних заходів, які б забезпечували утримання на одному рівні валових викидів від промислових підприємств та автотранспорту при збільшенні обсягів виробництва.

Серед галузей народного господарства, що мають високий рівень впливу на атмосферне повітря, можна виділити паливно-енергетичний комплекс, металургію, хімічну промисловість, промисловість будівельних матеріалів, транспорт, сільське господарство та ін.

У паливно-енергетичному комплексі нафтохімічні та нафтопереробні заводи є головними джерелами забруднення повітря органічними сполуками. Вони викидають в атмосферу вуглеводень, пил сірчаного газу, фенол, аміак, метил-стирол та інші шкідливі речовини. З димових труб ТЕС в атмосферу надходить значна кількість золи, залишків палива, сірчаного ангідриду, азоту, газоподібних продуктів неповного згорання, а при спалюванні мазуту – сполуки ванадію, солі натрію та деякі інші шкідливі речовини. Від станцій, які працюють на вугіллі, в навколишнє середовище потрапляють природні радіонукліди, що містяться у вугіллі.

Суттєвий негативний вплив на атмосферне повітря мають атомні електростанції. На сучасному етапі розвитку ядерної енергетики більшість діючих АЕС з реакторами на теплових нейтронах працюють
на збагаченому урані-235. При нормальних умовах експлуатації ядерний реактор у паливному циклі є потужним генератором штучних
радіоактивних речовин – понад 500 видів радіоактивних нуклідів. Серед продуктів поділу найбільш радіаційно небезпечними є ізотопи криптону і ксенону, йоду, цезію і стронцію. В умовах подальшого розвитку ядерної енергетики концентрація даних речовин в біосфері зростатиме.

Одним із найбільших забруднювачів є металургійний комплекс, на який припадає 35 % викидів в атмосферне повітря. Технології, що застосовуються на більшості металургійних комбінатів, застаріли і мають низький коефіцієнт корисної дії. Майже 60 % продукції припадає на мартенівські печі, експлуатація яких постійно дорожчає, ефективність скорочується, а викиди забруднюючих речовин збільшуються порівняно з сучасними кисневими конверторами. Процеси
виплавки чавуну і переробки його на сталь супроводжуються викидами в атмосферу різних газів. Викиди пилу в розрахунку на 1 т чавуну складають 4,5 кг, сірчистого газу – 2,7 кг, марганцю – 0,1-0,6 кг. Разом із доменним газом в атмосферу в невеликих кількостях потрапляють також сполуки миш’яку, фосфору, сурми, свинцю, ртуті і рідких металів, ціаністий водень і смолисті речовини.

Більшість сучасних заводів чорної металургії мають цехи коксування вугілля і відділення переробки коксового газу. Коксохімічні виробництва забруднюють атмосферне повітря пилом і сумішшю летких сполук. Підприємства кольорової металургії забруднюють атмосферне повітря сірчистим ангідридом (75 % сумарного викиду в атмосферу), оксидом вуглецю (10,5 %) і пилом (10,4 %).

Досить потужним джерелом забруднення атмосфери є підприєм-
ства хімічної промисловості. Значної шкоди навколишньому середовищу завдають відходи виробництва фосфорних добрив. При виробництві азотних добрив головною причиною забруднення атмосферного повітря є синтез азотної кислоти. Технологія виробництва суперфосфату пов’язана з викидами в повітря пилу і сполук фтору. При виробництві сірчаної кислоти у газових викидах містяться сірчаний ангідрид, оксиди азоту, токсичний пил, літій і залишки миш’яку. В інших галузях хімічної промисловості в атмосферу викидають такі шкідливі речовини: при виробництві азотної кислоти – оксиди азоту, аміак, оксиди вуглецю; при виробництві хлору – хлор і соляну кислоту; при виробництві штучних волокон – сірковуглець, сірководень; при виробництві ацетилену, карбіду кальцію і феросплавів – вапняний пил, пил кремнієвої кислоти, що містять деякі метали і мають неприємний запах тощо.

Істотний негативний вплив на атмосферне повітря має промисловість будівельних матеріалів. Порівняно з підприємствами інших галузей у промисловості будівельних матеріалів рівень уловлювання і знешкодження шкідливих речовин досить високий. Однак рівень
забруднення навколишнього середовища газоподібними і рідкими
речовинами залишається значним. Підприємства даного комплексу
викидають в повітря завислі речовини (57,1 % від сумарного викиду), оксиди вуглецю (21,4 %), сірчистий ангідрид (10,8 %), оксиди азоту (9 %). Крім того, у викидах присутні сірководень (0,03 %), формальдегід (0,02 %), толуол (0,02 %), бензол (0,01 %), ванадій (0,01 %), ксилол (0,01 %). Навколо заводів, що виробляють цемент, азбест та інші будівельні матеріали, утворилися зони з підвищеною концентрацією в повітрі бензопірену, цементного пилу та інших шкідливих речовин.
Основні показники, що характеризують процеси атмосферного забруднення в Україні, наведені в табл. 1.2.

Таблиця 1.2

Атмосферні викиди від стаціонарних джерел
за основними видами економічної діяльності, тис. т за рік
(станом на 01.01.2004)

Сектор національної економіки	Інгредієнти	Усього викидів	Частка, %
пил	SO2	NOх	CHх	CO2
Усі сектори національної економіки
Сільське і лісове господарство				<1			<1
Добувна промисловість
Переробна промисловість
Паливно-енергетичний комплекс
Будівництво
Інші види економічної діяльності							>4

Величезний негативний вплив на довкілля має транспорт, на який припадає до 70 % хімічного і 90 % шумового забруднення. На автомобільний транспорт припадає 94 % викидів оксиду вуглецю, 44 % оксиду азоту. Майже 60 % забруднення атмосфери у великих містах залежить від роботи пересувних транспортних засобів. Таке забруднення атмосферного повітря спричиняє гострі хронічні отруєння людей, активізацію деяких хвороб, зокрема алергії, злоякісних пухлин, лейкозів, анемії, серцево-судинних захворювань тощо. У зв’язку з цим
необхідно зосередити зусилля на зменшенні негативного впливу на
навколишнє природне середовище викидів автотранспорту. Для цього необхідно впроваджувати такі заходи:

§ розробка та впровадження пристроїв для зменшення викидів
в атмосферу;

§ забезпечення пріоритетності розвитку пасажирського електро-
транспорту;

§ будівництво об’їзних доріг для транзитного автотранспорту;

§ поліпшення стану автомобільних доріг в населених пунктах;

§ переведення автотранспорту на газове пальне;

§ впровадження нових державних стандартів;

§ посилення контролю за якістю пального.

Забруднення атмосферного повітря загрожує здоров’ю людини, завдає великих економічних збитків, а також негативно впливає на рослинний і тваринний світ. Забруднення атмосфери призводить до появи таких негативних планетарних явищ, як глобальне потепління клімату, руйнування озонового екрану, випадання кислотних опадів, фотохімічний туман тощо.

Глобальне потепління клімату, яке почалося в другій половині ХХ ст., є достовірним фактом. Серед основних причин глобального потепління можна виділити такі: викиди парникових газів, які спричиняють парниковий ефект; забруднення атмосфери хімічними речовинами; вирубування лісів; інтенсифікація сільського господарства; спалювання сміття. Крім вуглекислого газу, парниковий ефект спричиняють метан, оксиди азоту, фреону, вміст яких внаслідок антропогенного впливу швидко зростає. Міжнародна спільнота визнала небезпеку, пов’язану з викидами парникових газів. У 1998 р. Генеральною Асамблеєю ООН була створена Міжурядова група експертів для вивчення причин зміни клімату. В 1992 р. в Ріо-де-Жанейро підписано Рамкову Конвенцію ООН з глобального потепління. В 1997 р. був прийнятий Кіотський протокол, згідно з яким для кожної країни встановлюються квоти на викиди парникових газів.

Не менш складна в науковому відношенні екологічна проблема, пов’язана з руйнуванням озонового екрану, який захищає живі організми нашої планети від негативного впливу ультрафіолетового випромінювання Сонця. Товщина озонового екрану за останні роки зменшилася в середньому на 2,5 %. Встановлено, що руйнування озонового шару спричиняють фреони, антропогенний хлор, оксиди азоту. В 1985 р. у Відні більшість країн підписали Конвенцію, а в Монреалі – Протокол про охорону атмосферного озону, відповідно до якого відмовилися від використання фреону. ЮНЕСКО створила глобальну систему стеження (близько 140 станцій) за вмістом фреонів в атмосфері Землі. В Україні спостереження за станом озонового екрану проводяться на озоно-метричних станціях у Києві, Борисполі, Одесі, Львові та АР Крим.

Одним із негативних наслідків забруднення атмосфери є поява смогів. Дослідження вчених засвідчують, що смог виникає внаслідок складних фотохімічних реакцій у повітрі. Фотохімічний туман являє собою багатокомпонентну суміш газів й аерозольних часток первинного і вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту й сірки, фотооксиданти. Фотохімічний туман (смог) виникає в результаті фотохімічних реакцій при наявності в атмосфері забруднюючих речовин високої концентрації, інтенсивної сонячної радіації, підвищеній інверсії повітря. Смоги вкрай небезпечні для організму людини і часто стають причиною передчасної смерті.

Забруднення атмосфери оксидами сірки й азоту призводить до появи кислотних опадів. Такі опади завдають великої шкоди навколишньому середовищу, а саме: знижується врожайність сільськогосподарських культур через ушкодження листя кислотами; знищуються лісові масиви; підвищується кислотність ґрунтів, яка призводить до зменшення врожайності; відбувається окислення природних вод; підвищується рівень захворюваності у людей; підсилюється корозія металевих конструкцій тощо.