Основные факторы загрязнения окружающей среды

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ

 

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ  УНИВЕРСИТЕТ

Им. Ю.А. Гагарина

 ЭНГЕЛЬССКИЙ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ   ИНСТИТУТ (филиал)

 

Кафедра «Экологии и охраны окружающей среды»

 

 

 

Курсовая работа  
на тему: «Основные факторы загрязнения окружающей среды»

 

 

 

 

 

Исполнитель:

ст. группы ООС – 31

Бурова А.В. 102108

Преподаватель:

к.т.н., Татаринцева Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энгельс 2012 г.

 Содержание

 

Введение…………………………………………………………………..3 
Раздел 1. Загрязнение атмосферы……………………………………….5 
1.1. Основные загрязняющие вещества…………………………………5 
1.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы………………………………8 
1.3. Фотохимический туман (смог)……………………………………..10 
1.4. Загрязнение радиоактивными осадками…………………………...12 
1.5. Биологическое загрязнение или «Долина Смерти»……………….13 
Раздел 2. Загрязнение вод………………………………………………..14 
2.1. Неорганическое загрязнение водоёмов…………………………….15 
2.2. Органические загрязнения (нефть)…………………………………17 
2.3.Биологическое загрязнение или «красный прилив»……………….20 
2.4. Тепловое загрязнение……………………………………………….21 
Раздел 3. Загрязнение почвы……………………………………………22 
3.1. Пестициды как загрязняющий фактор……………………………..23 
3.2. Кислые атмосферные выпады на сушу (кислотные дожди)………24 
3.3.Биологическая борьба с загрязнением почвы……………………...25 
Заключение 
Использованная литература. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
                                                       

                                                 Введение

 
Экологическая проблема – проблем  взаимоотношений общества и природы, сохранения окружающей среды. На протяжении тысячелетий человек постоянно  увеличивал свои технические возможности, усиливал вмешательство в природу, забывая о необходимости поддержания  в ней биологического равновесия. 
Экологическая проблема современного мира не только остра, но и многогранна. Она появляется практически во всех отраслях материального производства, имеет отношение ко всем регионам планеты.

Взаимодействие общества и природы осуществляется объективно: человек является частью природы, а природа является частью его хозяйства через природные ресурсы  –  то есть тела и силы природы, которые он использует (или будет использовать) в своей хозяйственной деятельности. В то же время социоприродный дуализм человека предопределяет субстанциональную разницу общества и природы и является предпосылкой противоречий между ними. Дело в том что с появлением разума человек подчинил свое развитие целям, которые формирует сам для себя.

Эти цели могут не совпадать  с вектором эволюции природы и  привести к серьезным катаклизмам. Это и происходит в последнее время.

Таким образом, с одной  стороны, фактом является ухудшение  качества окружающей среды, с другой – стремление к экономическому росту развивающихся и бедных стран. Традиционный путь такого роста, сопровождавшийся усилением эксплуатации природных ресурсов и приведший к экологическому кризису, может еще более ухудшить ситуацию. Поэтому налицо противоречие между состоянием и ориентацией производительных сил общества и требованиями, предъявляемыми к качеству окружающей среды. Последние исходят из необходимости поддержания на Земле строго определенных физико-химических констант и условий, обеспечивающих жизнь людей.

Это противоречие определяет сущность глобальной экологической  проблемы. Глобальная экологическая  проблема выступает как результат  противоречивого развития общества в его сложных взаимосвязях с  природой.

Глобальная экологическая  проблема – это отражение противоречий, возникающих в системе связей общества и природы в результате интенсификации их взаимодействия на условиях жизнедеятельности людей, социально-политических, экономических и иных процессах.

Суть взаимодействия между  обществом и природой определяется вещественно-энергетическими и информационными потоками. Поэтому основным аспектом проблемы является загрязнение окружающей природной среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Раздел 1. Загрязнение атмосферы. 
 
1.1. Основные загрязняющие вещества.

Существует два основных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный – это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт и др. По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 миллиардов тонн оксидов углерода, 190 миллионов тонн оксидов серы, 65 миллионов тонн оксидов азота, 1,4 миллиона тонн хлорфторуглеродов. Половина всех выбросов в атмосферу приходится на предприятия таких отраслей промышленности, как энергетика 24,8% и металлургия 26,2%. 
В последние годы наибольшее количество вредных веществ в атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причём их доля постоянно возрастает. В нашей стране она составляет более 30%, а в США – более 60% от общего выброса загрязняющих веществ в атмосферу. 
Особую тревогу вызывает состояние воздуха в крупных городах. 
Так, в Москве выбросы вредных веществ от автотранспорта превысили 800 тысяч тонн в год, что составляет 70 процентов от общего количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу города за год. 
Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха. Так, установлено, что основными причинами парникового эффекта являются диоксид углерода, метан, оксид азота, озон и фреоны. Возникшая проблема истощения озонового слоя, в том числе появления озоновой дыры а Антарктиде и Арктике, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту. 
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония.  
Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие: 
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта. 
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса. 
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающихна расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида. 
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида. 
д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в год. 
е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами. 
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода. 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2. Аэрозольное загрязнение атмосферы.

Аэрозоли - это твердые  или жидкие частицы, находящиеся  во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в  ряде случаев особенно опасны для  организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере  аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между  собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли  ежегодно поступает около 1 куб.км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже: 
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС. 
ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН.Т/ГОД 
1. Сжигание каменного угля 93,600  
2. Выплавка чугуна 20,210  
3. Выплавка меди (без очистки) 6,230  
4. Выплавка цинка 0,180  
5. Выплавка олова (без очистки) 0,004  
6. Выплавка свинца 0,130  
7. Производство цемента 53,370  
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. 
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. 
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. 
Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.куб.м. условного оксида углерода и более 150 т. пыли. 
Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. 
К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. 
Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана. 

 

 

 

 

 

 

1.3. Фотохимический туман (смог).

Озон, образуемый близко у  поверхности Земли, называют вредным. Он возникает во время грозы, при  ударе молнии, работе рентгеновского оборудования, его запах можно  ощутить возле работающего копировального оборудования. В загрязненном оксидами озона воздухе под действием  солнечных лучей образуется озон, способствующий образованию опасного явления, называемого фотохимическим смогом.   
Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную 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 фотохимических реакций при определенных условиях: наличии 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 течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.  
Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. 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 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.   
Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4. Загрязнение радиоактивными осадками.

Радиоактивные осадки –  одно из наиболее опасных последствий  загрязнения атмосферы человеком. Они представляют собой пыль и  капельки атмосферной влаги, содержащей радиоактивные атомы. Такие атомы  образуются в ходе испытания ядерного оружия или аварии на атомной электростанции. 
Самые тяжелые частички из пылевого радиоактивного облака оседают на землю в первые часы или минуты после вызова. Более лёгкие задерживаются в атмосфере на длительное время. Они могут переносится ветром на большие расстояния, иногда за десятки тысяч километров. После долгого путешествия в атмосфере радиоактивные атомы, их ещё называют радионуклеотиды, возвращаются на поверхность земли вместе со снегом, дождём или туманом. 
Радиоактивная пыль оседает на почве, попадает в водоёмы, загрязняет жилые дома, предприятия, дороги. Она попадает на поверхность растений, кожу животных и человека. 
Радионуклеотиды, попавшие на кожу человека, можно смыть водой, однако они проникают внутрь организма вместе с водой, которую мы пьем, воздухом, которым мы дышим, пищей, которую мы едим. Радиоактивные атомы излучают большое количество энергии в виде электромагнитных волн и заряженных частиц. Радиация разрушает живые клетки, и прежде всего их генетический аппарат, ослабляя защиту организма от различных болезней. 
Радиоактивные осадки, как и другие виды загрязнений, вызванных деятельностью человека, стали в настоящее время нежелательной реальностью для многих жителей России. Знание проблем, порождаемых радиоактивными осадками, позволяет повысить экологическую безопасность населения. Особенно это важно в районах, пострадавших от аварии на чернобыльской атомной станции, и в других районах нашей страны с большим радиоактивным загрязнением.  
 

 

 

 

 

 

1.5. Биологическое загрязнение или «Долина Смерти»

Учёным хорошо известна так  называемая Долина Смерти, расположенная  на Камчатке у подножья вулкана Кихпиныч. В 1975 году зоолог В. Каляев и вулканолог В. Леонов впервые обнаружили здесь случаи массовой гибели птиц и зверей. В ручье с мрачным названием Гибельный они заметили необычные крупные валуны серо-желтого цвета, похожие на спящих медведей. Подойдя поближе, они поняли, что не ошиблись, это действительно были медведи, только не спящие, а мёртвые. Их шерсть была покрыта небольшим налётом серы. 
Последовавшие за этим случаем исследования вулканологов показали, что при отсутствии ветра часть долины заполняется смесью вулканических газов, состоящей главным образом из сероводорода и углекислого газа. В это время на расстоянии более 1 метра над поверхностью земли почти полностью отсутствует кислород. Образуется своеобразная газовая западня, попав в которую животные погибают. 
Сотрудниками Кроноцкого заповедника ведутся регулярные наблюдения за Долиной Смерти. Уже отмечено исчезновение около 25 видов различных животных. Среди них медведи, рассохами, лисицы, зайцы, пищухи, горностаи, соболи, белоплечие орланы, вороны, куропатки, кулики, пуночки и ряд других животных. 
Учёные не просто ведут наблюдения. Периодически осматривая участки ручья, они удаляют погибших животных. Делается это не только для их исследования. Трупы животных привлекают хищников и падальщиков, и в результате цепочка жертв может увеличится. Сами сотрудники заповедника работают с использованием обязательных мер химической защиты.