Загрязнение атмосферы и решение этой проблемы на примере Санкт-Петербурга - (реферат)

Фотохимический туман представляет собой многокомпанентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате химических реакций при определённых условиях: наличие в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течении не менее суток инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью.

Сам по себе туман не опасен для человеческого организма, губительным он становится, только если загрязнен токсичными примесями. Главную опасность представляет содержащийся в нём сернистый газ в концентрации 5 -10/м и выше. Воздушный океан обладает способностью к самоочищению от загрязняющих веществ. Аэрозоли вымываются из атмосферы осадками, ионы оседают под влиянием электрического поля атмосферы, а также вследствии гравитации. В отсутствие атмосферных осадков происходит выпадение аэрозолей в результате соприкосновения нижнего слоя воздуха с земной поверхностью и предметами, расположенными на ней. Так, воздушные потоки, приносящие загрязнение, очищаются, встречая на своём пути лес. Вследствие турбулентного перемешивания приземной слой воздуха всё время обновляется, поэтому на поверхность отлагается значительное количество аэрозолей, на 1м^2 земной поверхности под Санкт - Петербургом вывпадает столько аэрозолей, сколько заключено в 250 м приземного слоя воздуха, при этом за сутки очищается слой высотой 250 м. Эта величина условно называется скоростью или высотой очистки. Над крупными городами атмосфера содержит в 10 раз больше аэрозолей и в 25 раз больше газов. При этом 60 -70 % газового загрязнения даёт автомобильный транспорт. Более активная конденсация влаги приводит к увеличению осадков на 5 - 10 %.

Самоочищению атмосферы препятствует снижение на 10 - 20 % солнечной радиации и скорости ветра. При малой подвижности воздуха тепловые аномалии над городом охватывают в 250 - 400м, а контрасты температуры могут достигать 5 - 6 градусов. С ними связаны температурные инверсии, приводящие к повышенному загрязнению, туманам, смогу.

Промышленные предприятия дают много пыли, окислов азота, железа, кальция, магния, кремния. Эти соединения не столь токсичны, однако снижают прозрачность атмосферы, дают на 50 % больше туманов, на 10 % больше осадков, на 30 % сокращают солнечную радиацию. Тепловое воздействие увеличивает температуру в городе на 3 -5 градусов, безморозный период на 10 - 12 дней и бесснежный на 5 10 дней. Нагрев и подъём воздуха в центре вызывает подток его с окраины - как из лесопаркового пояса, так и из промышленных зон.

Процессы самоочищения атмосферы связаны не только с выпадением осадков и образованием нисходящих потоков, но и с другими метеорологическими явлениями. Всякое загрязнение вызывает у природы защитную реакцию, направленную на его нейтрализацию. Эта способность природы долгое время эксплуатировалась человеком бездумно и хищнически.

Отходы производства выбрасывались в воздух в расчёте на то, что будут обезврежены и переработаны самой природой. Казалось, что как не велика общая масса отходов, по сравнению с защитными ресурсами она незначительна. Однако процесс загрязнения резко пргрессирует, и становится очевидным, что природные системы самоочищения рано или поздно не смогут выдержать такой натиск, так как способность атмосферы к самоочищению имеет определённые границы. Влияние окружающей среды на здоровье человека стало одним из наиболее больных и обсуждаемых вопросов мирового сообщества. В 1995 г на 1-ом Всероссийском съезде по охране природы председатель Межведомственной комиссии по экологической безопасности академик А. В. Яблоков отметил: "Ещё никогда не было столь продвинутой попытки сопоставить данные по состоянию здоровья на столь значительной части Земли с качеством среды обитания".

    ГЛАВА 2. Причины загрязнения окружающей среды.
    Таких основных причин четыре:

Экономические причины. Высокая стоимость очистных сооружений и других средств охраны природы, достигающая иногда трети капиталовложений, зачастую вынуждает хозяйственников и администраторов экономить на природе при строительстве новых производств. Издержки рыночной экономики, связанные с погоней за прибылью, и плановой, отягощённой идеологическими догмами, безусловно ведут к углублению экологического кризиса.

Научно-технические причины. Важно понимать, что основная часть потока загрязнений, поступающих в атмосферу, гидросферу и литосферу Земли, обусловлена не стремлением получить максимальную прибыль и не злым умыслом хозяйственников, а объективно существующими научно-техническими трудностями. Следует иметь в виду, что лишь незначительная доля используемых в прмышленности химических процессов протекает с количественным выходом и 100%-ной селективностью. В большинстве случаев наряду с целевым прдуктом образуется гамма побочных, для полной утилизации которых требуется бесконечно большая сумма капиталовложений. Поэтому на практике устанавливают некоторый допустимый уровень загрязнений, который обеспечивается разумным уровнем затрат. Рассмотрим несколько примеров.

Около 60% всех газообразных загрязнений атмосферы России составляют органические вещества-пары растворителей, мономеров, горюче-смазочных материалов-и монооксид углерода. Например, для очистки вентиляционных выбросов от паров растворителя наиболее экономически выгодно их сжигание. Но этот процесс может быть осуществлён только при совместном сжигании паров вместе с основным топливом: газом, мазутом или углем, то есть в случаях, когда источник загрязнений находится неподалёку от теплоэлектростанций.

К сожалению, таких совпадений немного. Поэтому был создан специальный реактор, в котором на поверхности гетерогенного алюмоплатинового катализатора происходит постоянное горение природного газа вместе с вентиляционными выбросами. Понятно, что решение даже такой относительно несложной задачи потребовало серьёзных капитальных вложений и привело к заметному удорожанию продукции. Как уже говорилось, основной источник кислотных дождей-сернистый газ образуется в огромных количествах при обжиге сульфидных руд цветных металлов. Во многих учебных пособиях можно прочитать, что наиболее эффективный спопсоб его утилизации состоит в окислении SO2 до серного ангидрида с последующим получением серной кислоты. Этот пример часто приводят как иллюстрацию комплексного использования сырья, приводящего к получению двух полезных продуктов: цветного металла и серной кислоты. Увы, в реальной жизни возникают препятствия: каталитическое окисление сернистого газа эффективно только при значительной его концентрации в обжиговом газе и при отсутствии в нём каталитических ядов. Эти требования труднодостижимы в дымовых газах заводов цветной металлургии. Вследствие этого до настоящего времени не найдено эффективного решения рассматриваемой задачи и значительная часть выбросов сернистого газа поступает в атмосферу через высокие дымовые трубы. Загрязнения при этом, разумеется, не исчезают, а распределяются по большей территории, и локальная концентрация их становится меньше. Выхлопные газы автомобилей могут быть очищены от монооксида углерода, оксидов азота и полициклических ароматических углеводородов с помощью каталитических дожигателей, содержащих нанесённый катализатор из металлов Рt- группы. Стоимость этого аппарата довольно высока и может достигать 10-15% стоимости легкового автомобиля. В развитых зарубежных странах они нашли широкое применение, но, к сожалению, непригодны к эксплуатации в России из-за широкомасштабного использования бензина, содержащего тетраэтилсвинец, который отравляет эти катализаторы. Полный отказ от использования этилированного бензина потребует от России гигантских экономических затрат, но совершенно необходим в ближайшем будущем. Низкий уровень знаний. В наше время люди, принимающие ответственные технические решения и не владеющие при этом основами естественных наук, становятся социально опасными для общества. Многие из уже произошедших и, вероятно, будущих катастроф связаны с малограмотностью технических руководителей и исполнителей. Яркий пример этому-катастрофа продуктопровода, перекачивающего с северных месторождений так называемую широкую фракцию лёгких углеводородов, способную в случае утечки образовывать врывоопасную газовоздушную смесь. Большой опыт строительства нефте- и газопроводов отнюдь не гарантирует успеха в строительстве продуктопровода, проектирование, монтаж и эксплуатация которого требуют совершенно иных знаний и мер юезопасности. Этих знаний у руководства стройки оказалось недостаточно.

Низкий уровень культуры и нравственности. Совершенно очевидно, что для сохранения природы необходимо, чтобы каждый человек, соприкасающийся с промышленным или сельскохозяйственным производством, с бытовыми химическими веществами, был не только экологически грамотен, но и осозновал свою ответственность за действия, которые приносят природе явный вред. К сожалению, нередко можно видеть, как шофер ставит свой автомобиль в чистый ручей для мытья, как матрос выливает за борт ведро солярки, как рабочие в автохозяйствах сжигают старые покрышки, как сельские механизаторы равнодушно взирают на кучу рваных мешков с удобрениями, валяющихся среди поля.

ГЛАВА 3. Экологическая обстановка промышленных районов Санкт-Петербурга.

Санкт-Петербург - важнейший промышленный, культурный научный центр России, четвертый по населенности город Европы и самый северный из крупнейших городов мира. По мнению специалистов, к настоящему времени в городе довольно сложная экологическая ситуация. Территория города и области отличается высокой техногенной нагрузкой на окружающую среду среди регионв европейской части страны по комплексу показателей экологической опасности, что и обуславливает его проблемы. Более 40 % территории Санкт--Петербурга занимают промышленные предприятия и обслуживающие их структуры. Почти 1000 крупных индустриальных обьектов загрязняют гордскую среду. Современная экологическая обстановка в регионе является следствием существования на протяжении десятков лет системы хозяйствования, тех принципов и установок, которые были заложены в основу. Причины создавшейся экологической ситуации заключаются в том, что в стране отсутствовала экологическая ориентация в развитии производительных сил, в производстве преобладали водо-, ресурсо- и энергоёмкие технологии, существовало раздельное планирование и управление экономическими, социальными и природоохранными процессами, материально - техническая база была неудовлетворительна (коэффициент износа оборудования нередко состовлял 50 %), а несовершенство действующих нормативных и законодательных актов и низкий уровень природоохранных затрат

    дополняли отрицательное действие на окружающую среду.

Сегодня самыми серьёзными проблемами Санкт - Петербурга остаются отходы и состояние воздуха. Приоритетным загрязнителем являются автотранспорт и предприятия топливно - энергетического комплекса, металлургии и металлообработки (см. таблицы).

    ТАБЛИЦА №1.
    Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу города.
    Выбросы, тыс. тонн
    1987
    1990
    1993
    1994
    1995
    1996
    Всего
    633
    436
    229
    104
    152
    138
    в т. ч. :
    Твердые вещества
    51
    35
    18
    14
    11
    11
    Оксид углерода
    338
    224
    91
    11
    67
    61
    Диоксид азота
    66, 5
    57, 5
    41
    28
    31
    31
    Диоксид серы
    85
    63
    53
    42
    19
    15
    ТАБЛИЦА №2.

Динамика изменения концентрации примесей в воздухе Санкт-петербурга.

    Загрязняющие вещества
    ПДК ср. с. мг/м куб.
    Среднегодовые концентрации
    1992
    1993
    1994
    1995
    1996
    Пыль
    0, 5
    1, 0
    1, 3
    1, 3
    1, 3
    1, 2
    Диоксид серы
    0, 005
    0
    0, 2
    0, 1
    0
    0
    Оксид углерода
    1, 0
    0
    0, 3
    0, 3
    0
    0
    Диоксид азота
    0, 04
    1, 8
    2, 0
    1, 8
    1, 8
    1, 9
    Фенол
    0, 003
    0
    1, 3
    2, 8
    3, 2
    2, 7
    Хлористый водород
    0, 02
    0, 02
    0, 8
    0, 4
    0
    0
    Аммиак
    0, 04
    2, 0
    1, 0
    0, 9
    1, 0
    1, 1
    Формальдегид
    0, 003
    1, 3
    2, 3
    1, 3
    1, 6
    1, 1
    Окись азота
    0, 06
    0
    1, 2
    0, 3
    0
    0

В прошлом году количество автомобилей в нашем городе выросло на 300 тысяч. Учитывая транзит. число автомобилей в городе достигло 1, 5 (полутора миллионов). Вклад автотранспорта в загрязнение атмосферы состовляет 77 %. Только в пршлом году выброшено в воздух более 200 тысяч тонн вредных веществ. Самыми грязными сегодня являются Центральный, Фрунзенский, Колпинский, Красносельский, Василеостровский районы.

    ТАБЛИЦА №3.

Страницы: 1, 2, 3