Основные физико-химические процессы, происходящие в атмосфере при выбросе оксидов серы и азота

11. Локальный мониторинг. Ведётся  для получения информации о  влиянии источников локального  загрязнения окружающей среды.  Около 160 предприятий РБ осуществляют  локальный мониторинг.

 

 

2. Государственный  контроль за соблюдением норм  экологической безопасности.

 

Система мер по надзору и контролю за состоянием окружающей среды получила название экологического контроля.

Основной  задачей экологического контроля является обеспечение соблюдения юридическими лицами и гражданами требований законодательства в области охраны окружающей среды.

 

Экологический контроль подразделяется на:

1. Государственный. Обеспечивает соблюдение утверждённых в установленном порядке стандартов (норм, правил) и эффективность проведения работ по изучению, рациональному использованию и охране всеми природопользователями. Его функции возложены на местные исполкомы, органы госуправления по охране природы и природным ресурсам.
2. Ведомственный. Осуществляется республиканскими органами госуправления и обеспечивает выполнение законодательства подведомственными предприятиями и организациями.
3. Производственный. Проводит экологическая служба предприятий.
4. Общественный. Осуществляют общественный объеденения, трудовые коллективы с целью проверки выполнения требований закона РБ «Об охране окружающей среды».

 

3. Учёт природопользования. Государственные кадастры.

 

Для учёта  количественных, качественных и иных характеристик природных ресурсов, а так же объёма, характера и  режима их использования ведутся  государственные кадастры природных  ресурсов.

Кадастр природных ресурсов - это систематизированный свод сведений количественных, качественных и территориально-адресных показателей о естественно-физических, экологических, хозяйственных, экономических характеристиках и правовом статусе природных ресурсов.

Кроме того, кадастр отражает рекомендации по рационализации использования ресурсов и необходимые меры охраны. Основной принцип формирования системы кадастров -обеспечение требований комплексного природопользования, полной достоверности количественного и качественного учёта природных ресурсов, распределение их по территории, оценка фактического природно-ресурсного потенциала. Сведения кадастров собираются, хранятся и используются в текстовом, графическом и электронном виде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Основные физико-химические процессы, происходящие в атмосфере при выбросе оксидов серы и азота

 

Кислотные дожди

 

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих кальций, гумус и микроэлементы  из почв, так и с нарушением процессов  фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая чувствительность деревьев, особенно березы и дуба, выявлена достаточно давно. Совместное действие этих двух факторов ведет к существенному снижению плодородия почв и постепенному "обезлесеванию".

 

Кислотные или кислые осадки (дождь  или снег, а иногда и туман) имеют  рН < 5,6. Выпадение кислотных осадков  связано исключительно с антропогенным  загрязнением атмосферы выбросами  диоксида серы и оксидов азота (ежегодно объем мировых выбросов более 252 млн. т). От этого в различных регионах мира погибают леса на площади более 31 млн. га. Так, на территории Германии кислотными дождями повреждено около 35 % площади лесных массивов, а в  Канаде уже, к сожалению, погибли  старейшие леса возрастом более 300 лет из бальзамической ели. Кислотные  осадки привели к ухудшению состояния  и гибели горных лесов из красной  ели в северных Аппалачах. Все  это резко снизило прирост  лесов и ухудшило естественное лесовозобновление. Аналогичная ситуация отмечена во многих районах России, особенно в крупнейших промышленных регионах. Значительно снижается под воздействием кислотных осадков урожайность некоторых сельскохозяйственных культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.) - в среднем на 20-30%.

 

 От кислотных осадков особенно  пострадали озера в Канаде, Норвегии, Швеции, Финляндии, США, в российской  Карелии. Так, в Швеции около  15 000 озер повреждены воздушными .загрязнителями, причем в 1800 озерах  полностью утрачены признаки  жизни. В Канаде закислены более  14 000 озер, в Норвегии из 5000 обследованных  озер в 1750 исчезла рыба. В Карельских  озерах отмечено резкое сокращение  запасов лососевых и сиговых  рыб. В озерных экосистемах  увеличение кислотности вод, т.  е. понижение рН, приводит к  деградации не только популяций  рыб, но и других гидробионтов.

 

 Можно описать такую последовательность  этого процесса по данным исследований  шведских ученых: при рН = 6,0 гибнут  ракообразные, улитки, моллюски; при рН = 5,9 - лосось, форель, плотва; при рН = 5,8 - восприимчивые к кислотному загрязнению насекомые, фито - и зоопланктон; при рН = 5,6 - сиг, хариус; при рН = 5,1 - окунь и щука; при рН = 4,5 - угорь и голец. При дальнейшем понижении рН выживают резистентные к кислотному загрязнению насекомые, некоторые редкие виды фито - и зоопланктона. Отмечается бурное развитие белого мха, а это показывает, что данный водоем стал биологически мертвым. В целом негативные последствия проявляются при рН < 6,5, а "нормальные" формы жизни прекращают свое существование при рН < 5.

 

 Кислотные осадки, как уже  отмечалось, сказываются на плодородии  почв, в частности при уменьшении  рН до 3,0 почвы становятся практически  бесплодными. Наиболее подвержены  закислению подзолистые почвы таежной зоны.

 

 Кислотные атмосферные осадки  рассматриваются сейчас как активный

 и мощный фактор не только  выветривания горных пород и  ухудшения физико-механических характеристик  ряда грунтов, но и химического  разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и  наземные линии связи, так называемое "городское" выветривание. В  целом уже установлено, что  кислотные дожди оказывают многофакторное  воздействие на окружающую среду  и являются в какой-то степени  результатом самоочищения (промывания) атмосферы. Основные кислотные  агенты - это разбавленная серная  и азотная кислоты, образующиеся  при реакциях окисления оксидов  серы и азота с участием  пероксида водорода (см. ниже).

 

 Исследованиями в центральной  части Европейской России установлено,  что снеговые воды здесь имеют,  как правило, почти нейтральную  или слабощелочную реакцию. На  этом фоне выделяются районы  как кислотных, так и щелочных  атмосферных осадков. Снеговые  воды с нейтральной реакцией  характеризуются низкой буферно-стью (кислотонейтрализующей способностью) и поэтому даже незначительное повышение концентрации в приземной атмосфере оксидов серы и азота может привести к выпадению кислотных атмосферных осадков на обширных территориях. Прежде всего это касается крупных заболоченных низменностей, в которых происходит накопление загрязняющих веществ атмосферы вследствие проявления низинного эффекта аэрального осаждения.

 

Оксиды азота.Фотохимический смог.

 

 Оксиды азота, монооксид NO и диоксид N02 образуются при ´сжигании всех видов топлива и представляют особую опасность для здоровья человека. Основными источниками выбросов оксидов азота в атмосферу являются двигатели внутреннего сгорания (ДВС), автотранспорт, авиация, ТЭС, ТЭЦ, металлургия и другие отрасли промышленности. Если общее ежегодное выделение оксидов азота в мире оценивалось в 1967 г. в 53 млн. т, то уже в 1995 г. оно составило 130 млн. т. Удельный вес выбросов оксидов азота от различных стационарных источников в США составляет: ТЭС - 52%, промышленно-отопительные котлы - 14,4, промышленные печи и технологические нагревательные установки - 4,1 , поршневые двигатели и ДВС - 19,8%, газовые турбины - 20, выбросы, не связанные с горением, - 1,9, прочие стационарные выбросы - 4,1%.

 

 Высокие концентрации оксидов  азота локализуются вблизи источников  выбросов и приводят к появлению  смога. 

 

 Смог - сильное загрязнение воздуха  в больших городах и промышленных  центрах, обусловленное застаиванием  больших масс воздуха. Существует  два типа смога: 

густой туман с примесью дыма и газовых отходов производства;

пелена едких газов и аэрозолей  повышенной концентрации.

 

 Фотохимический смог возникает  в результате фотохимических  реакций при определенной физико-географической  обстановке: наличия в атмосфере  высокой концентрации оксидов  азота, углеводородов, озона и  других загрязнителей в условиях  интенсивной солнечной радиации  и безветрия или очень слабого обмена воздушных масс в приземном слое. В декабре 1952 г. от лондонского смога погибло около 4000 человек, но это не был фотохимический смог, который интенсивно образуется при ясной солнечной погоде с выделением исключительно высокотоксичных загрязнителей. Основными "поставщиками" исходных химических веществ для образования фотохимического смога являются выхлопные газы автомобилей. На формирование смога влияют природные факторы: температурная инверсия, которая присуща любому крупному городу; ветер, инсоляция, влажность. Печальный рекорд со смогом принадлежит до сих пор Лос-Анджелесу, хотя проблема в настоящее время во многом решена. Формирование смога в этом городе обусловлено тем, что он расположен в низине и окружен со всех сторон холмами. В прежние годы в городе фиксировалось до 270 дней в году со смогом. Большое количество автомобилей в городе выбрасывают массу выхлопных газов, которые не поднимаются вверх и не рассеиваются в атмосфере, причем теплые газы вредных веществ остаются в непосредственной близости от земной поверхности. Это отрицательно сказывается на растительности, животных и, конечно, на человеке.

 

 По своему физиологическому  воздействию на человеческий  организм фотохимический смог  крайне опасен, особенно для дыхательной  и кровеносной систем; при воздействии  смога возникает стойкая неспособность  крови к усвоению и переносу  кислорода. 

 

 В образовании фотохимического  смога участвуют многие загрязнители  воздуха, среди которых NO и NO2 представляют особую опасность.

 

 Монооксид азота NO образуется в малых количествах в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания при прямом соединении азота с кислородом. В выхлопных газах присутствует также некоторое количество NO2, который образуется непосредственно в автомобильном двигателе или при окислении NO. Часть NO2, растворяясь в парах воды, превращается в азотную кислоту. Другая часть NO2 на солнечном свету подвергается фотохимической диссоциации:

NO2 + hv → NO + О

 

 Для протекания реакции требуется  энергия 304 кДж/моль, что соответствует  энергии фотонов с длиной волны  393 нм.

 

 Образующийся атомарный кислород  может вступать в самые разнообразные  реакции, в том числе в реакцию  образования озона, который способен  быстро окислять NO до NO2.

 

 Скорость протекания этих  реакций в течение суток не  одинакова, что связано с интенсивностью  движения автотранспорта. На рис. 73 показана зависимость концентрации  различных компонентов смога  от времени суток. В ранние  утренние часы концентрация NO невелика. По мере усиления автомобильного движения начинают интенсивно

 

 Рис. 73. Концентрация компонентов  фотохимического смога

в крупных городах в разное время  суток 

 

 протекать вышеописанные химические  процессы и в полдень их  скорость становится максимальной.

 

 Помимо оксидов азота (30%) автотранспорт выделяет в воздух  города более 95% оксидов углерода, около 65% углеводородов. Кроме  токсичных компонентов отработавших газов двигателей атмосфера загрязняется парами топлива из баков, карбюраторов, систем питания двигателей, продуктами износа шин, тормозных накладок. Все эти органические вещества окисляются озоном или атомарным кислородом. Одним из продуктов окисления являются альдегиды. Как видно из рис. 73, в то время, когда снижается содержание углеводородов, увеличивается содержание альдегидов (общая формула R-СОН, где R - СН3; С2Н5 и др.). При окислении углеводородов образуется также много свободных радикалов, которые вследствие своей высокой химической активности вызывают в загрязненной атмосфере сложные химические процессы, в результате образуются, в частности, пероксоацилнитраты (ПАК) - R - СО - О - О - NO2. Это чрезвычайно вредные вещества, раздражающие глаза, затрудняющие дыхание, вызывающие аллергию.

 

 Автомобильный транспорт, использующий  этилированный бензин, является  также основным источником выброса  высокотоксичных соединений свинца. В 1 л такого бензина содержится  до 0,4 г свинца. При существующем  в США парке автомобилей, по  данным американских ученых, в  атмосферу ежегодно выбрасывается  до 2000 т свинца, что составляет  шестую часть его добычи в  стране.

 

 По данным ЮНЕСКО, из атмосферы  ежегодно поступает в моря  и океаны до 200 тыс. т свинца.

 

 Одним из наиболее токсически опасных выбросов в атмосферу является бенз(а)пирен (С20Н12). Это вещество имеет свойство накапливаться в организме и способствует развитию онкологических заболеваний, т. е. является канцерогеном. При сжигании природного газа при неправильном режиме может образовываться 1-10 мкг/100 м3 бенз(а)пирена, а при сжигании мазута - 50-100 мкг/100 м3.