Источники техногенного загрязнения биосферы
Характеристика загрязнений
Современные объемы производства и его интенсификация, несмотря на усовершенствование технологии и техники очистки выбросов, повлекли за собой увеличение общей массы вредных веществ, вносимых в атмосферу. Возросла энерговооруженность производства и соответственно количество сжигаемого топлива и образующихся дымовых газов: считается, что выработка электроэнергии и объем промышленного производства удваиваются каждые 7-10 лет.
Таблица 1.Структура и объем отходов производства в мире, млн т
| Производство (эксплуатация) | ||||||
| Категория отходов | Годы | «классической» энергии | промышленного сектора | сельскохозяйственного | коммунально-бытового | Всего |
| сектора | сектора | |||||
| Основные газообразные вещества атмосферы | 1970 2000 | 17326 43980 | 47 226 | 1460 3780 | 873 2773 | 19706 50459 |
| Выброс твердых частиц в атмосферу | 1970 2000 | 133 284 | 91 382 | 14 42 | 3 13 | 241 721 |
| Твердые отходы | 1970 2000 | — | 4000 12000 | — | 1000 3000 | 5000 15000 |
| Углеводороды | 1970 2000 | 42 140 | 14 57 | 9 27 | 4 20 | 69 244 |
| Органические отходы | 1970 2000 | — | : | 4500 13000 | 30 50 | 4530 13050 |
| Фекальные отходы | 1970 2000 | — | 9400 24000 | 180 320 | 9580 24320 | |
| Итого | 1970 2000 | 17501 44404 | 4152 12665 | 15383 40849 | 2090 6176 | 39126 104094 |
В атмосферу выбрасывается ежегодно 200 млн т оксида углерода, 150 млн т диоксида серы, 50 млн т оксидов азота, более 50 млн т различных углеводородов и 20 млрд т С02. За последние десятилетия потребление минеральных и органических сырьевых ресурсов резко возросло: в 1913 г. на одного жителя Земли ежегодно расходовалось 5 т минерального сырья, в 1940 г. - 7,4, в 1960 г. - 14,3, а в 2000 г. потребление может достичь 40-50 т. Соответственно возрастают и объемы отходов промышленного и коммунально-бытового происхождения.
Анализ данных о состоянии окружающей природной среды РФ показывает, что суммарное количество выбросов в атмосферу от промышленных источников в 1991 г. составило около 32 млн т вредных веществ. Из них около 9,2 млн т падает на диоксид серы, около 3 млн т - на оксиды азота, около 7,6 млн т - на оксид углерода, около 3,5 млн т - на углеводороды, около 1,7 млн т - на летучие органические соединения, около 6,4 млн т -на твердые вещества. В выбросах содержатся специфические ВВ с достаточно высокой токсичностью: сероуглерод, фтористые соединения, бензопирен, сероводород и др. Их количество не превышает 2% от общей массы выбросов.
Общее количество взвешенных частиц, поступающих в атмосферу в результате многообразной деятельности человека, становится соизмеримым с количеством загрязнений естественного происхождения. Следует отметить, что наблюдения за состоянием атмосферного воздуха в стране за период 1988 -1996 гг. свидетельствуют о снижении средних концентраций взвешенных веществ, растворимых сульфатов, аммиака, сажи, сероводорода вследствие спада производства и закрытия ряда предприятий. Проведенный в 1990 г. анализ состава промышленных выбросов и автотранспорта в 100 городах СССР показал, что 85% общего выброса вредных веществ в атмосферу составляют сернистый газ, оксиды углерода и аэрозольная пыль. Половина оставшихся 15% специфических вредных веществ приходится на углеводороды, другая половина - на аммиак, сероводород, фенол, хлор, сероуглерод, фтористые соединения, серную кислоту.
Загрязнение биосферы - результат выбросов загрязняющих веществ или некоторых видов энергии из различных источников. Загрязнители могут иметь естественное и искусственное происхождение. По своему физическому состоянию, например, загрязнители атмосферы делятся на твердые, жидкие, газообразные и комбинированные. От общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ газы составляют около 90%. По оценке ВОЗ, из более чем 6 млн известных химических соединений практически используется до 500 тыс. соединений. Из них около 40 тыс. обладают вредными для человека свойствами, а 12 тыс. являются токсичными. Причем любой химический загрязнитель атмосферы имеет порог действия.
К естественным источникам загрязнений относятся пыльные бури, вулканические извержения, газовые выделения из гейзеров и геотермальных источников, прижизненные выделения в атмосферу растений, животных, микроорганизмов и т.д.
Источники искусственного загрязнения - различные промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, утечки из газохранилищ и трубопроводов и т.д.
Атмосферные загрязнители подразделяются на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом их превращений. Например, поступающий в атмосферу диоксид серы окисляется кислородом воздуха до триоксида серы, который затем, взаимодействуя с водяными парами образует капельки серной кислоты. При оценке загрязнения атмосферы учитывается период пребывания загрязняющих веществ в ней. В атмосферу одновременно могут поступать вещества, оказывающие на живые организмы сходное воздействие, то есть обладающие эффектом суммации вредного действия.
Все вредные вещества в соответствии с ГОСТ 12.1.0.07-76 по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности: 1-й - вещества чрезвычайно опасные, ПДК менее 0,1 мг/м3; 2-й - вещества высокоопасные, ПДК 0,1-1 мг/м3; 3-й - вещества умеренно опасные, ПДК 1,1-10 мг/м3; 4-й - вещества мало опасные, ПДК более 10 мг/м3.
Основным элементом загрязнения атмосферы являются аэрозольные образования. Аэрозоли - это дисперсные системы, в которых дисперсионной средой служит газ, а дисперсионными фазами являются твердые или жидкие частицы. Обычно размеры частиц аэрозолей ограничивают интервалом 10-7—10"3 см. Аэрозоли делятся на три группы. К первой относятся пыли - коллективы, состоящие из твердых частиц, диспергированных в газообразной среде. Ко второй группе относятся дымы - все аэрозоли, которые получаются при конденсации газа. К третьей группе относятся туманы - коллективы жидких частиц в газообразной среде.
Сейчас в земной атмосфере взвешено около 20 млн т частиц, из которых примерно три четверти приходится на долю выбросов промышленных предприятий.
Из многочисленных контаминантов атмосферы основными являются взвешенные частицы - аэрозоли различного состава, затем следуют сернистые соединения и оксиданты, то есть вещества, образующиеся в атмосферном воздухе в результате фотохимических превращений. Например, уже в 1975 г. в атмосферу во всем мире выбрасывалось около 100 млн т твердых веществ.
Особое значение пыли и других взвешенных частиц объясняется тем, что они загрязняют атмосферу не только в результате прямых выбросов, но в большей мере в результате различных превращений газообразных веществ, выбрасываемых в атмосферу с образованием мелкодисперсных аэрозолей.
Источники загрязнения атмосферы выбросами могут быть классифицированы:
1. По назначению: а) технологические, содержащие хвостовые газы после установок улавливания; б) вентиляционные выбросы - местные отсосы, вытяжки.
2. По месту расположения: а) незатененные или высокие; б) затененные или низкие, то есть расположенные на высоте, в 2,5 раза меньшей высоты здания; в) наземные - находящиеся у земной поверхности.
3. По геометрической форме: а) точечные; б) линейные.
4. По режиму работы: непрерывного и периодического действия, залповые и мгновенные.
Залповые выбросы возможны при авариях, сжигании быстрогорящих отходов производства. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды и часто на значительную высоту. Это возможно при взрывных работах и авариях.
5. По дальности распространения: внутриплощадочные, то есть создающие высокие концентрации только на территории промышленной площадки, а в жилых районах не дающие ощутимых загрязнений; внеплощадные, когда выбрасываемые загрязнения способны создать высокие концентрации на территории жилой застройки.
Газовые промышленные выбросы могут быть организованными и неорганизованными.
Организованный промышленный выброс - выброс, поступающий в атмосферу через специальные сооружения - газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованный выброс - выброс, поступающий в "атмосферу в результате нарушения герметичности оборудования, неудовлетворительной работы вентиляционной системы, местных отсосов.
Сточные воды, содержащие растворенные и взвешенные вещества, отводящиеся в гидросферу или литосферу, рассматриваются как сбросы. Сбросы разделяются на неорганизованные, если они стекают в водный объект непосредственно с территории промышленного предприятия, не оборудованного специальной, например, ливневой канализацией или иными устройствами для сбора, а также на организованные, если они отводятся через специально сооруженные источники - водовыпуски. Выпуски классифицируются по следующим признакам: по типу водоема или водотока; по месту расположения выпуска; по конструкции распределительной части; по конструкции оголовка или сбросного устройства.
Большую опасность представляет биологическое накопление и аккумуляция загрязняющих жидких веществ, выбрасываемых предприятиями. В городских сточных водах содержатся минеральные и органические загрязнения. Биогенные элементы - соединения азота и фосфора находятся в сточных водах в органической и неорганической форме.
Все перечисленные загрязнения могут находиться в грубодисперсном, коллоидном и растворенном состояниях. Большая часть органических загрязнений городских сточных вод находится в грубодисперсном и коллоидном состоянии.
По степени загрязнения и происхождению сточные воды можно разделить на следующие группы:
1) загрязненные; представляющие собой смесь отработанных жидкостей после технологических процессов, а также после мытья оборудования и полов;