Экология СПРАВОЧНИК

При анализе соединений, которые являются предшественниками кислотных дождей, а также при определении интенсивности кислотных дождей необходимо учитывать не только антропогенные -источники, т. е. обусловленные сознательной деятельностью человека, но и природные источники, например лесные массивы, поскольку они в процессе газообмена выделяют значительное количество органических веществ. Имеет значение и степень урбанизации отдельных регионов, например выделяемый из антропогенных источников аммиак может существенно влиять на нейтрализацию кислотных компонентов. При этом вследствие загрязнения воздуха природными источниками сокращение промышленных выбросов не всегда может дать требуемый положительный эффект.

Далее

Состав выбросов из основных источников определяют стандартными методами. Для оценки наиболее важных источников выбросов применяют так называемые факторы выбросов, характеризующие количество поступающих в атмосферу загрязнений в результате определенного типа деятельности. Обычно факторы выброса выражают в виде массы или объема выделившегося загрязнения на единицу массы (объема) исходного компонента, расстояния или продолжительности какого-либо процесса (например, количество диоксида серы на 1 т сожженного в топках угля, оксидов азота на 1 км пробега автомобиля; летучих органических соединений на одну загрузку резервуаров для хранения бензина).

Далее

К основным загрязнениям атмосферы, которые являются источниками образования кислотных дождей, относятся диоксид серы, оксиды азота и летучие органические соединения (табл. 2).Примечания. 1. В количество БО» включены выбросы всех серосодержащих компонентов, выражевных в молекулярной массе диоксида серы. 2. Выбросы оксидов азота выражены в молекулярной массе диоксида азота (N0:). 3. В количество летучих органических соединений не включены метан и этан. 4. В количество оксидов азота и летучих органических соединений включено количество этих соединений, которые образуются при лесных пожарах, сжигании в процессе сельскохозяйственных работ, кремации и т. п. 5. В промышленных производствах учтено испарение растворителей.

Далее

Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные, медные и другие руды; одни из них используют как топливо, другие направляют на переработку в химическую и металлургическую промышленность. При переработке (в частности, при обжиге руд) сера переходит в химические соединения, например в диоксид. Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными сооружениями, остальное количество их выбрасывается в атмосферу. Серосодержащие соединения образуются также в результате деятельности живых организмов как на суше, так и на море, в процессах, протекающих в земной коре, например при вулканической или геотермальной деятельности. В большинстве антропогенных выбросов преобладают диоксид серы и сульфаты.

Далее

Из антропогенных источников выделяется около 93 % оксидов азота, главным образом в виде монооксида азота, который в результате атмосферных свободнорадикальных реакций превращается в диоксид азота. Оценка азотсодержащих выбросов менее точна по сравнению с оценкой выбросов диоксида серы. По данным различных исследователей, в 1982 г. в США было выброшено в атмосферу тепловыми электростанциями 5,6—7,2 млн.-т оксидов азота (в пересчете на N02); при сжигании топлива в промышленности 3,1— 3,8; транспортными средствами 7,0—7,9; из других источников 2,8—3,0; всего 18,7—21,7 млн. т загрязнений. Данные о выбросах БОг и N0 по сезонам года приведены в табл. 4.

Далее

Летучие органические соединения, в отличие от оксидов серы и азота, поступают в атмосферу главным образом из природных источников (65 % от общего количества). Основной природный источник этих веществ — растения, в результате жизнедеятельности которых образуются непредельные соединения — терпеновые углеводороды и производные изопрена. Они активно участвуют в химических реакциях, протекающих в атмосфере, способны взаимодействовать с озоном и гидроксильными радикалами, инициируют химические реакции, в результате которых образуется целый ряд продуктов. Из природных источников выделяется более 90 % летучих органических соединений, количество их возрастает при повышении температуры и интенсивности солнечного освещения, т. е. летом их значительно больше, чем зимой. В некоторых районах, особенно в городских, загрязнения такого типа поступают в основном из антропогенных, а не из природных источников.

Далее

Аммиак. Аммиак, поступающий в атмосферу, образуется в основном в результате биологического разложения нитратов, содержащихся в органических продуктах почвы, остатках растений, в экскрементах и трупах как диких, так и домашних животных. К антропогенным источникам аммиака относятся такие процессы, как промышленное производство аммиака, нитрата аммония, мочевины (карбамида) и удобрений, а также сжигание топлива. По оценкам ряда авторов, в 1980 г. в США в атмосферу было выделено 0,8 млн. т аммиака, из них 0,2 млн. т — из антропогенных источников. По данным других исследователей, эти количества значительно выше (в 3—4 раза).

Далее

Прогнозирование выпадения кислотных дождей возможно при установлении количественной связи между антропогенными источниками и местом выпадения осадков. Для этого необходимо четко представлять процессы химической трансформации веществ и закономерности массопереноса.

Далее

Генерация свободных радикалов не исчерпывается реакциями (1) и (2), большое количество их образуется при фотолизе оксидов азота, фотохимическом окислении альдегидов, фоторазложении ПАН и в реакциях озона с олефинами. При газофазном фотохимическом цепном окислении углеводородов получаются альдегиды, кетоны и органические кислоты. В результате газофазных реакций образуются кислотные продукты — азотная и серная кислоты.

Далее

Частицы аэрозоля размером менее 0,1 • 10 3 мм присоединяются к каплям жидкости в результате броуновского движения, а частицы размером 1 • 10 3 мм — вследствие инерционного механического взаимодействия. Аэрозольные частицы гигроскопичны, поэтому пары воды быстро конденсируются в виде пленки на их поверхности, являя-ядром зарождения дождевой капли.

Далее

Диоксид серы. Диоксид серы — наиболее распространенное загрязняющее вещество антропогенного происхождения; он в первую очередь участвует в формировании кислотных дождей. Немаловажную роль играют и сульфатные аэрозоли. Поскольку образование серной кислоты из газообразного диоксида серы происходит с участием радикалов НО" при протекании фотохимических реакций, то скорость образования кислоты зависит от времени суток и времени года.

Далее

Кислотные дожди в первую очередь действуют на листву; при этом важным показателем является pH дождя или тумана (например, уже при pH 2 растения подвергаются значительным повреждениям). В случае действия кислотных дождей на почвенную систему важнее общее количество выпавших осадков, которое способствует закислению почвы, усиливает коррозию и выветривание материалов, определяет скорость ионообменных процессов.

Далее

Наибольшее внимание анализу туманов уделяется в тех регионах, где они наблюдаются не менее 60—80 дней в году, а также в высокогорных областях, где 4—5 мес. в году леса находятся в облачном слое или в туманах. При анализе облачного слоя важно наблюдать за изменением концентраций компонентов в одном и том же облаке и в его определенной точке, поэтому широко практикуются циклические заборы проб с самолетов.

Далее

Проблема сохранения лесных богатств связана с проблемой выживания человечества. Леса обеспечивают человечество возобновляемыми ресурсами (древесиной, бумагой, строительными материалами), поддерживают водные режимы и сохраняют фауну, являются местом отдыха населения. Поэтому в большинстве стран проблема сохранения и развития лесных массивов решается на государственном уровне.

Далее

Лесные плантации — наиболее продуктивные лесные массивы. Они дают древесины с единицы площади в 2—2,5 раза больше, чем неокультуренные равнинные леса; мало отличаются от сельскохозяйственных угодий — их обрабатывают средствами защиты, удобряют, вырубают в строгом соответствии с природным циклом развития. На эти леса незначительно влияет закисление почв в результате выпадения кислотных дождей. Однако они подвержены воздействию кислотных дождей через хвою или листву. При этом большое значение имеет их географическое расположение (так, в прибрежных и в высокогорных районах главным фактором повреждений могут быть туманы).

Далее

В процессе деятельности корневой системы выделяются катионы Н+, которые замещают находящиеся в почве катионы Са, К, Мд, Ыа, усваиваемые деревьями. Кислотность почвы может сильно изменяться и в результате деятельности микроорганизмов. Большинство лесов произрастает в почве с pH 3,2—5,5. В таких почвах необходимые деревьям катионы могут составлять до 60 %. Скорость протекания ионообменных процессов небольшая, буферная способность таких почв высокая, что обусловлено наличием гидроксидов железа и алюминия.

Далее

Повышение урожайности сельскохозяйственных культур — важнейший социально-экономический фактор. Оно обеспечивается проведением селекционной работы, правильным выбором культур для конкретной климатической зоны, совершенствованием агротехнических приемов, использованием удобрений и средств защиты растений. Однако при этом продолжают играть большую роль состояние атмосферы и стрессы, обусловленные природными и климатическими условиями.

Далее

Суммарное воздействие атмосферных загрязнений на сельскохозяйственные культуры определяется как кислотными дождями, так и сухими осадками (аэрозолями кислотного характера, кислотными газами).Кислотность дождей в различных сельскохозяйственных регионах неодинакова (табл. 14).

Далее

При выявлении факторов, снижающих урожайность, исследовании механизма повреждающего действия и разработке способов их устранения применяли методы скрининга: испытания проводили по типу «воздействие — ответ». Метод скрининга позволяет выбирать культуры, наиболее устойчивые к действию неблагоприятных факторов. При скрининге обычно используют кратковременные воздействия высоких концентраций индивидуальных химических веществ или их смесей. Важно, чтобы результат воздействия можно было достаточно быстро оценить, например путем визуального органолептического обследования состояния листвы, побегов, корневой системы. Часто скрининг представляет собой начальную стадию долговременных систематических исследований. Скрининг позволяет выявить генотипы растений, наименее чувствительные к вредным воздействиям загрязнений. Этой же цели служат и эксперименты по генетической устойчивости, но они весьма дороги; кроме того, требуется более сложное техническое оснащение, чем для скрининга.

Далее

Возможны как отрицательные, так и положительные воздействия этих веществ на растения.При обработке почвы дождями с pH 3,2—5,6 в бобовых культурах, например, изменений не происходит, однако при совместном действии дождей с pH 3,2 на почву и побеги значительно уменьшалась масса побегов и корней. Многочисленными экспериментами с различными сортами редиса установлено, что при pH дождя 5,0—3,4 наблюдалось незначительное (5—10 %) повышение урожайности, однако при уменьшении pH дождя до 3,4—2,5 урожайность резко снижалась (до 50—60 %).

Далее

Чистота поверхностных вод — общемировая проблема. Поверхностные воды сосредоточены в основном в океане — их объем равен 1 млрд. 375 млн. км3 (98 % всей воды на Земле) Для производственной деятельности человека и хозяйственных нужд необходима пресная вода, которая составляет всего 2,7% общего объема воды на Земле. К сожалению, лишь малая часть (0,36 %) этого количества находится в доступных местах, громадная же доля аккумулирована в виде льдов и снегов. Годовой мировой речной сток составляет 37,3 тыс. км3. В СССР речной сток равен 5 тыс. км3 и приходится в значительной степени на малонаселенные северные районы; 80 % всей пресной воды находится в оз. Байкал. Таким образом, в условиях быстрого развития индустрии, химизации сельского хозяйства,-массовой заготовки древесины чистота водоемов — важнейшая экологическая проблема.

Далее

Повышение кислотности озер наносит непоправимый вред рыбным запасам. В 1976—1977 гг. в озерах зоны Адирондак 155 ООО рыболовов ежегодно отлавливали 8,9 млн. экземпляров различной рыбы. Эти озера по площади составляют 15 % озер штата. В них водятся форель и лосось. Однако уже в 1984 г. число озер, в которых было можно ловить рыбу, уменьшилось на 3—5 %, сократился отлов. В США общие экономические потери составляют 13 млн. долларов ежегодно.

Далее

Это описание, разумеется, очень упрощенное, поскольку в обмене участвуют также и анионы, а изменение свойств почвы во многом связано с деятельностью корневой системы растений.Для ионообменных процессов важно также присутствие органических кислот, которые образуются из лесной подстилки в результате жизнедеятельности микроорганизмов. При этом важная роль принадлежит анионам этих кислот, которые во многом определяют КНС природных вод.

Далее

Океанические воды загрязняются сточными водами, выбросами двигателей внутреннего сгорания водных транспортных средств, нефтью и нефтепродуктами. Аварии и неправильная эксплуатация скважин и бурильных установок на континентальном шельфе (в 1980 г. около /з всей мировой добычи нефти приходилось на шельфы), столкновения и аварии судов, строительство подводных нефтепроводов, запрещенная (но реализуемая на практике) промывка танкеров и сброс этих вод в море являются причиной нефтяных разливов. Образующаяся нефтяная пленка не только загрязняет пляжи, но и нарушает процесс тепло- и массообмена, изменяет климатический режим и препятствует насыщению воды кислородом. Записи со спутников показали, что в некоторых районах Мирового океана около 10 % территории на расстоянии нескольких тысяч километров покрыты такой пленкой.

Далее

В настоящее время для повышения урожайности применяют различные химические средства. Часть их предназначена для борьбы с возбудителями грибковых заболеваний, бактериями, вирусами и нематодами (червями). Серьезная проблема — заболевания корневой системы растений, например ложная мучнистая роса кукурузы и сорго. В последнее время появились почвенные фунгициды для защиты корневой системы. Отдельные химические соединения очень эффективны при обработке семян, при этом уничтожаются занесенные или существующие в них микроорганизмы. Для борьбы с таким опустошительным заболеванием, как пири-кулярйоз риса, широко применяют химикаты системного действия (трициклазол, беномил, тиофенатметил).

Далее

Влияние кислотных дождей на конструкционные материалы стало очевидным в последние 30—40 лет. За этот период такие памятники, культуры, как Акрополь в Греции, пострадали сильнее, чем за все время своего существования. В Лондоне разрушаются Тауэр, Вестминстерское аббатство. В последние 200—300 лет на несколько сантиметров размыт слой портландского цемента.

Далее

Основными повреждающими веществами являются катион водорода Н+, диоксид серы, оксиды азота, формальдегид, озон, пероксид водорода. Их повреждающее действие непосредственно обусловлено интенсивностью каталитических реакций с участием металлов, а также синергизмом. Долгое время считали основным повреждающим веществом в городе диоксид серы и серную- кислоту. Однако исследованиями, посвященными разрушению гранита под действием кислотных дождей в городских условиях, установлено разрушающее действие и оксидов азота, которые в городах образуются в результате выхлопов автомобилей, дымов котельных и ТЭЦ.

Далее

При рассмотрении химической коррозии материалов основное внимание уделяется связи климатических факторов и уровня воздушных загрязнений со скоростью поверхностных процессов, выражаемых, в частности, показателями П и К.

Далее

Повреждение поверхности зданий под действием климатических факторов и химических веществ, присутствующих в атмосфере, связано не только с изменением прочности материалов, но и с ухудшением внешних качеств сооружения (изменяются цвет или окраска вследствие образования новых минералов). Растворимость карбонатных пород в дегазированной дистиллированной воде (pH 7) невелика, однако при насыщении ее углекислым газом и образовании угольной кислоты (pH 5,6) скорость растворения сильно возрастает. При наличии сажи в атмосфере не только изменяется цвет объектов, но и ускоряется кислотное разрушение материала. Отрицательное биологическое действие на здания и сооружения связано в первую очередь с ростом водорослей, грибов и лишайников. Они проникают в микротрещины и выделяют химические соединения, которые разрушают породу и изменяют ее цвет. Процессы природного разрушения, химические и биологические, часто протекают одновременно и приводят к синергическим негативным последствиям.

Далее

Устойчивость покрытий определяется межфаэным взаимодействием покрытия с основным материалом. Болыникство красок, а также латексы достаточно проницаемы для газов и влаги, поэтому при диффузии возможны гидролитические и окислительные превращения покрытия с изменением его прочности и хрупкости.

Далее

В настоящее время полимерные материалы широко применяют во всех отраслях народного хозяйства, они заменяют многие традиционные материалы в технике. Полимеры разрушаются прежде всего в результате термоокислительной деструкции. Кислород реагирует с полимерной молекулой, при этом образуются свободные радикалы, и далее активно развивается процесс цепного свободнорадикального окисления. Для предотвращения процессов старения полимеров широко используют ингибиторы (пространственно-затрудненные фенолы, амины, серосодержащие соединения) — соединения, препятствующие развитию цепных реакций. Старение полимеров в присутствии кислорода может ускоряться под действием света, поэтому на практике часто используют светостабилизаторы. Значительная часть полимерной продукции представляет собой каучуки, резины и покрытия, в основе которых лежат полимеры с ненасыщенными (как правило, двойными) С=С-связями. Вследствие реакции с озоном резко меняются механические и другие физико-химические свойства эластомеров. Изделия становятся хрупкими, меняются их цвет, электростатические свойства. Процесс распада сопровождается новыми сшивками, и структура полимера кардинально меняется.

Далее

Человечество долго не осознавало ту большую опасность, которая возникла в результате индустриального бума в XX веке. Постоянная потребность в источниках энергии (электростанции, котельные, двигатели внутреннего сгорания) вошла в противоречие с экологической ситуацией, которая особенно опасна для городского населения, где уровни загрязнений во много раз превышают предельно допустимые. Например, в Лондоне концентрация озона в 3 раза выше предельной для человеческого организма.

Далее

Аэрозоли. Размер частиц в аэрозоле зависит от атмосферной влажности и природы антропогенного источника. Крупные частицы образуются в металлургической и цементной промышленности и ряде других производств. При сжигании топлива образующиеся твердые частицы имеют очень небольшой размер (менее 0,05-10 3 мм), они быстро агрегируются в более устойчивые образования размером (0,05—2,5) • 10 3 мм. В агрегированном состоянии находится 80 % атмосферных сульфатов.

Далее

В процессах взаимодействия с компонентами вдыхаемого воздуха разные зоны дыхательного тракта участвуют неодинаково. Для оценки вредного воздействия небольших доз загрязняющих веществ используют характеристики здорового легкого — его жизнеспособность (объем, Интенсивность дыхания, сопротивление потоку воздуха, интенсивность газообмена, частота дыхания и др.) . Для выяснения реакции легкого на вредные вещества применяют препараты группы холиномиметиков (ацетилхолин, метахолин, карбо-холин), которые регулируют бронхоспазм, по их действию можно судить об изменениях в работе органов дыхания. При оценке действия аэрозолей важно знать степень осаждения частиц в разных зонах дыхательного тракта и скорость очищения от них легкого в результате функционирования гладкой мускулатуры и мерцательных колебаний ресничек.

Далее

В процессе эксплуатации металлических трубопроводов в результате коррозии под действием кислотных дождей в питьевой воде возможно повышение различных токсичных веществ (ртути, железа, меди, свинца, кадмия и др.).

Далее

Видимость — достаточно субъективное понятие, однако его суть каждому понятна: возможность на большом расстоянии рассмотреть конкретный предмет. Ее характеризуют расстоянием в километрах.Ухудшение видимости обусловлено присутствием в воздухе большого количества примесей — химических веществ, которые поглощают свет, и мелких частиц, которые его рассеивают. Коэффициент поглощения (или коэффициент экс-тинкции) для атмосферы определяют по реальной видимости: Квид=2,4// км-1, где I — видимость в километрах. Экономическая оценка влияния плохой видимости не проводится, однако значимость этого показателя для народного хозяйства очевидна. Видимость важна при регулировании скорости автомобильного транспорта, проведении строительных работ и т. д. Например, при видимости менее 5 км серьезно нарушается регулярность обслуживания местных авиалиний.

Далее

Для защиты атмосферы от загрязнений большое значение имеют совершенствование методов очистки, особенно таких, которые позволяют резко уменьшить количество вы-бросов как диоксида серы, так и диоксида азота, а также частичная замена оборудования на действующих электростанциях.

Далее

Малосернистыми считаются угли с содержанием серы менее 1 %, а высокосернистыми — угли, в которых содержание серы превышает 3 %.Сравнительные данные о содержании вредных примесей (в г/м3) в дымах для наиболее часто используемых углей приведены в табл. 27.

Далее

Предварительная обработка позволяет удалять 10—30 % серы, содержащейся в угле. В настоящее время разработаны методы с более высокой степенью очистки. Сера находится в угле в виде пиритной и органической серы. Содержание пиритной и органической серы в зависимости от вида угля колеблется в пределах 30—70 % от общего количества серы. В угле содержатся также и другие минеральные вещества. Очисткой удаляют из угля главным образом частички пирита и золу. Пиритсодержащие компоненты удаляют вручную, применяют отмучивание с последующим отстаиванием и центрифугированием или флотацию.

Далее

Современные системы очистки отходящих газов, включающие электростатический осадитель или мешочный фильтр совместно с установкой для обессеривания топочных газов, позволяют удалять до 70—90 % образовавшегося диоксида серы. В случае использования высокосернистых углей для очистки применяют мокрый скруббер, заполненный смесью извести и известняка. Оксиды азота удаляют на дополнительных дожигающих горелках.

Далее

В интегральных комбинированных системах газификация угля непосредственна связана с производством электроэнергии, т. е. перевод угля в новое состояние и процесс получения электроэнергии синхронны. Взаимодействие их происходит через газовые или паровые турбины. Теплообмен определяет эффективность и экономические преимущества таких систем. Выбросы в атмосферу оксидов азота и серы составляют 10 %, а количество твердых отходов — около 40 % от соответствующих величин при использовании мокрой очистки топочных газов.

Далее

Один из наиболее простых способов снижения количества оксидов азота при сжигании топлива — проведение процесса в условиях недостатка кислорода, что регулируется скоростью подачи воздуха в зону сгорания. При этом количество образующихся оксидов азота снижается на 15 %, но происходит неполное сгорание топлива и увеличивается количествотвердых частиц в дымах. Эффективность сгорания топлива можно повысить подачей воздуха над зоной сгорания, однако количество оксидов азота снижается не более чем на 30 %.

Далее

Автотранспорт является источником выброса в атмосферу большого количества вредных веществ. Например, в США в настоящее время выбросы от автотранспорта составляют более 60 % общего загрязнения в городах. Двигатели внутреннего сгорания выделяют ряд вредных, в том числе канцерогенных веществ (табл. 28).

Далее

Для снижения концентрации вредных веществ до сих пор применяют метод рассеивания выбросов в атмосфере. С этой целью строят высокие трубы (более 350 м) и специальные факельные насадки, монтируемые на выхлопном отверстии, через которые дымы и газы выбрасываются вентилятором е большой скоростью (20—30 м/с). Их применение достаточно эффективно, но приводит к большому расходу электроэнергии. Однако такой метод не снижает общего количества выбросов и не устраняет причин возникновения кислотных дождей.

Далее