Основними джерелами штучних аерозольних забруднень повітря є ТЕС, які споживають вугілля високої зольності, збагачувальні фабрики, металургійні, цементні, магнезитові і сажа заводів. Аерозольні частинки від цих джерел відрізняються великою різноманітністю хімічного складу. Частіше всього в їх складі виявляються сполуки кремнію, кальцію і вуглецю, рідше - оксиди металів: заліза, магнію, марганцю, цинку, міді, нікелю, свинцю, сурми, вісмуту, селену, миш'яку, берилію, кадмію, хрому, кобальту, молібдену, а також азбест. Ще більша різноманітність властиво органічному пилу, включаючи аліфатичні і ароматичні вуглеводні, солі кислот. Вона утворюється при спалюванні залишкових нафтопродуктів, в процесі пролізу на нафтопереробних, нафтохімічних і інших подібних підприємствах. Виробництво цементу і інших будівельних матеріалів також є джерелом забруднення атмосфери пилом. Основні технологічні процеси цих виробництв - подрібнення і хімічна обробка шихт, напівфабрикатів і одержуваних продуктів в потоках гарячих газів завжди супроводжуються викидами пилу і інших шкідливих речовин в атмосферу. До атмосферних забруднювачів відносяться вуглеводні - насичені і ненасичені, включаючи від 1 до 13 атомів карбону. Вони піддаються різним перетворенням, окисленню, полімеризації, взаємодіючи з іншими атмосферними забруднювачами після збудження сонячною радіацією. В результаті цих реакцій утворюються перекислі сполуки, вільні радикали, з'єднання вуглеводнів з оксидами нітрогену і сірки часто у вигляді аерозольних частинок. За деяких погодних умов можуть утворюватися особливо великі скупчення шкідливих газоподібних і аерозольних домішок в приземному шарі повітря.
Звичайно це відбувається в тих випадках, коли в шарі повітря безпосередньо над джерелами газопилової емісії існує інверсія - розташування шару більш холодного повітря під теплим, що перешкоджає повітряним масам і затримує перенесення домішок вгору. В результаті шкідливі викиди зосереджуються під шаром інверсії, зміст їх у землі різко зростає, що стає однією з причин появи раніше невідомого в природі фотохімічного туману.
1.5 ФОТОХІМІЧНИЙ ТУМАН (СМОГ)
Фотохімічний туман є багатокомпонентною сумішшю газів і аерозольних частинок первинного і вторинного походження. До складу основних компонентів смогу входять озон, оксиди азоту і сірки, численні органічні сполуки так звані фотооксиданти. Фотохімічний смог виникає в результаті фотохімічних реакцій за певних умов: наявності в атмосфері високої концентрації оксидів азоту, вуглеводнів і інших забруднювачів, інтенсивної сонячної радіації і безвітря або дуже слабого обміну повітря в шарах атмосфери. Стійка безвітряна погода, звичайно що супроводжується інверсіями, необхідна для створення високої концентрації реагуючих речовин.
Такі умови створюються частіше в червні-вересні і рідше взимку. При тривалій ясній погоді сонячна радіація викликає розщеплевання молекул діоксиду азоту з утворенням оксиду азоту і атомарного кисню. Атомарний кисень з молекулярним киснем дають озон. Здавалося б, останній, окисляючи оксид азоту, повинен знову перетворюються в молекулярний кисень, а оксид азоту - в діоксид. Але цього не відбувається. Оксид азоту вступає в реакції з олефінами вихлопних газів, які при цьому розщеплюються по подвійному зв'язку і утворюють осколки молекул і надлишок озону. В результаті тривалої дисоціації нові маси діоксиду азоту розщеплюються і дають додаткові кількості озону. Виникає циклічна реакція, у результаті якій в атмосфері поступово нагромаджується озон. Цей процес в нічний час припиняється. У свою чергу озон вступає в реакцію з олефінами. В атмосфері концентруються різні пероксиди, які в сумі і утворюють характерні для фотохімічного туману оксиданти. Останні є джерелом так званих вільних радикалів, яким властиві особливі реакційній властивості. Такі смоги – поширене явище над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком і іншими містами Європи і Америки. По своїй фізіологічній дії на організм людини вони украй небезпечні для дихальної і кровоносної системи і часто бувають причиною передчасної смерті міських жителів з ослабленим здоров'ям.
1.6 ІНШІ ДЖЕРЕЛА ЗАБРУДНЕНЬ
Важливим джерелом атмосферних забруднень є транспортні засоби всіх видів.
Середньостатистичний автомобіль за рік пробігу забирає з атмосфери 4,35 т кисню, викидаючи 3,25 т вуглекислого газу, 0,53 кг оксиду вуглецю, 0,093 т вуглеводнів, 0,027 т оксидів азоту. Наприкінці ХХ століття у світі нараховувалось близько 1 млрд. автомобілів.
Автомобільні викиди – це суміш близько 200 речовин, серед яких альдегіди з різким запахом і сильною подразливою дією, канцерогенні речовини, які можуть викликати ракові захворювання та інші.
Основними джерелами забруднення повітряного простору над сільськими районами є тваринницькі і птахокомплекси, агрохімічні склади, сховища протравленого насіння, поля з внесеними на них отрутохімікатами і мінеральними добривами.
Таблиця. Вміст молекулярних компонентів в атмосфері
| Компоненти | Вміст в атмосфері мл/м3 | Час перебування в нижніх шарах атмосфери | Сумарний антропогенний викид в атмосферу т/р | |
| Великі міста | Сільська місцевість | |||
| Вуглекислий газ | 330 | 330 | 8 років | 2,0 1010 |
| Водяна пара | (0-2)104 | (0-2)104 | 10 днів | - |
| Сульфати | 1 | 1 | 5 днів | 7 108 |
| Сірководень | 0,005 | 0,005 | 0,5 дня | 7 108 |
| Озон | 0,1-0,2 | 0,02 | 10 днів | - |
| Оксиди азоту | 0,1-0,5 | 0,01-0,2 | 5 днів | 2 109 |
| Аміак | 0,01-0,02 | 0,01 | 2-5 днів | 4 106 |
| Вуглеводні | 2 | 0,01 | - | 5 107 |
| Метан | 3 | 1,5 | 3 роки | 1 108 |
| Фреони | 10-4 | 10-4 | 30-70 років | 1 106 |
Ще одним потужним джерелом забруднення навколишнього середовища є побутові відходи. Сьогодні кожна людина щоденно викидає більше 2-х кг твердих побутових відходів. Маса світового потоку таких відходів становить щорічно 400 млн тонн, з яких 80% «знешкоджується» шляхом поховання під землею. Із сміттям у біосферу щороку потрапляє 85 млн. тонн органічного вуглецю. Окрім істотного внеску у глобальне потепління, звалищ ний газ сприяє ще й загорянню як самих звалищ так і об’єктів поблизу них. При цьому на –звалищах знаходиться біля 10 % полімерних матеріалів а
Кожні 10 років кількість синтетичних полімерів подвоюється, вони постійно "збагачуються" відходами, що містять солі важких металів, інші токсичні сполуки. Відтак, при горінні звалищ утворюється та переноситься у повітря величезна кількість не властивих природі отруйних речовин, часто навіть - із невстановленою хімічною будовою та відповідно - прогнозованими наслідками для здоров'я. Обов'язковими продуктами горіння звалищ є активні канцерогени.
Джерелом небезпечного хімічного та біологічного забруднення довкілля є так званий «звалищний фільтрат» - атмосферна волога, насичена токсичними сполуками, патогенними бактеріями та продуктами їхньої життєдіяльності. Усе це може мігрувати у ґрунтові води - і часто на досить великі глибини та на багатокілометрові відстані від самого об'єкту забруднення.
Усі перераховані ризики та кризові явища спонукали людство до створення цілої господарської галузі, що отримала назву "wastemanagement" - керування (управління) відходами. використання. Лідерами у розвитку ефективних технологій поводження з відходами є країни Західної Європи, а серед них перебуває на першому місці, безумовно, Німеччина. Власне німці на практиці довели, що найдоцільніше іти шляхом повного роздільного збирання підходів. : окремо - полімери, окремо - папір та картон, окремо - залізо , окремо - кольорові метали, окремо - скло кольорове, окремо - скло біле, окремо - тканини, окремо - харчові рештки і т.ін.
Сучасна технологія поховання ТПВ у землі передбачає в якості обов'язкових етапів:
- максимально повне розділення сміття із вилученням токсичних відходів та цінної вторинної сировини,
- компостування органічних рештків.
- пресування з метою зменшення об'єму ТПВ.
- відведення та спалення з енергетичною метою "звалищного газу",
- дренаж фільтрату, його відведення та знезараження.
Що ж цікавого в Україні ? Лише 52 % населення охоплено системою видалення відходів. За останні роки поступово впроваджується практика їх роздільного збирання. Однак в більшості невеликих міст та абсолютній більшості сіл побутові відходи взагалі не збираються та не вивозяться, що призводить до розростання величезної кількості стихійних смітників, часто наближених до житла, джерел водопостачання, місць відпочинку. В таких місцях лише за приблизною оцінкою знаходиться до 66% усіх ТПВ, що продукуються в Україні, частина з них є токсичними. Переважна більшість (до 90%) їх функціонує в режимі перевантаження, з порушенням проектних показників та правил безпеки.
У загальній масі побутових відходів, що вивозиться на українські смітники, до 25% становлять харчові рештки, 20% -папір, 10% - метал, 12% - скло. Обсяги вторинного використання відходів постійно скорочуються.
У нас практично немає підприємств західного зразка з комплексною переробкою одразу декількох видів відходів, приміром - із отриманням на вході несортованих відходів, а на виході: металобрухту, подрібненого скла, полімерних гранул, макулатури та готового компосту.
2. ХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ДІОКСИДІВ
2.1 ДІОКСИД ВУГЛЕЦЮ, ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ, ДОБУВАННЯ