Загрязняющих веществ в атмосферном воздухе

Таблица 4.4. Ежегодная эмиссия С0₂ в атмосферу за счет сжигания биомассы

Бореальные леса, всевозможные формации древесной и кустарниковой растительности, произрастающие в условиях холодного, умеренно-холодного и умеренного климата. Бореальная зона условно выделена на поверхности земного шара наряду с др. географическими (природными) зонами. Отношение площади лесного покрова к площади суши в бореальной зоне (включая внутренние водоемы) сохраняется неизменным уже в течение нескольких тысячелетий. Границы пояса бореальных лесов в Северном полушарии принято увязывать с июльскими изотермами: северная граница - изотерма +13 °С, южная граница - изотерма + 18 °С. По оценкам ФАО, площадь лесных земель бореальной зоны составляет 1214 млн га, из них 920 млн га сомкнутых Б. л., в т. ч. 639 млн га эксплуатационных. Бореальные леса произрастают, в основном, в Северном полушарии. Их площадь в Северной Америке и Евразии составляет почти 30% общей площади лесов земли. В целом площадь Б. л. составляет 82,1% общей площади лесов шести стран, на местности которых они произрастают. В Канаде они составляют 75% всех лесов страны, США (Аляска) - 88, Норвегии - 80, Швеции - 77, Финляндии - 98 и Руси - в среднем около 67%. Можно сказать, что русские леса представляют по преимуществу бореальными.

Содержание метана в атмосфере ежегодно увеличивается на 1 % (табл. 4.5). В процессе добычи угля только на шахтах России выделяется в атмосферу около 8 млрд м³ метана.

Таблица 4.5. Источники эмиссии метана в атмосферу (млрд м³/год)

Антропогенные воздействия изменяют влажность воздуха. Насыщение воздуха влагой, аэрозолями и ядрами конденса­ции усиливает выпадение осадков. В крупном промышленном городе за год выпадает до 400 т/км² сажи и пыли. Запыление атмосферы увеличивает количество туманов. Еще одна угроза таится в образовании над странами Европы и Северной Америки условий к выпадению кислотных осадков, пагубно влияющих на биосферу. Кислотные дожди образуются в результате соединения сернистого ангидрида, окислов азота и паров воды, выбрасываемых тепловыми станциями, металлургическими заводами и другими промышленными предприятиями. Например, российский полуостров Таймыр находится в смрадной дымке, оттого что дымовые трубы Норильского горно-металлургического комбината ежегодно выбрасывают в атмосферу более 2 млн. тзагрязняющих веществ: диоксид серы, оксиды азота, оксиды углерода и тяжелых металлов.

Загрязнение атмосферы газами и аэрозолями по вертикали отмечено на высоту до 20 км, но главное загрязнение приходится на нижние слои. Различают загрязнение атмосферы местное, региональное, континентальное и глобальное. В целом загрязнение атмосферы изменяет местный и региональ­ный климат, уменьшая солнечную радиацию на 30…40%, увеличивая туманы и атмосферные осадки. В России основным регионом выбросов С0₂ (до 20 тыс. т/км²) является Центральный регион. Примером загрязнения континентального масштаба могут служить кислотные дожди (рН 2,3…5,6) в Скандинавии, вызванные эмиссией окислов серы в Великобритании и Германии. Из Швеции в Россию ежегодно переносится более 2 тыс. т диоксида серы и 16,4 тыс. токсида азота. Основными районами трансграничного влияния на атмосферу России являются Германия, Польша и Украина.

В настоящее время около 95 % антропогенных выбросов С0₂ и S0₂ осуществляется в северном полушарии Земли. Глобальное загрязнение атмосферы обусловлено тем, что эти загрязнения достигают не только зоны Арктики, но и Антарктиды. Другим примером может служить радиоактивное загрязнение воздуха, вызванное ядерными взрывами и авариями на АЭС, распространяемое на тысячи километров. Концентра­ция различных аэрозолей в атмосфере меняется в пределах от 10⁴ мг/м³ в чистой атмосфере до 2∙10⁶ мг/м³. Тонкодисперсная пыль может распространяться на расстояние свыше 6000 км. Основные процессы переноса, рассеивания и удаления частиц из атмосферы — это метеорологические условия, гравитация, конденсация, вымывание дождем.

В результате совместного действия техногенных источников загрязнения и природных атмосферных условий возникает негативное явление — смог, имеющий несколько разновидностей:

• смог влажный (лондонский) — сочетание сернистого ангидрида, пылеватых частиц и капель тумана;

• смог фотохимический (лос-анджелесский) — сочетание компонентов разложения озона, угарного газа и других загряз­няющих веществ солнечными лучами.

Значительные выбросы углеводородов (УВ) в атмосферу происходят на нефтеперерабатывающих заводах(НПЗ). Это испарение нефти и нефтепродуктов с открытых поверхностей очистных сооружений, утечки из насосов и компрессоров. Обычно предохранительные клапаны сбрасывают газы на факел, но при перегрузке факела газ сбрасывают в атмосферу. При первичной переработке нефти попутный нефтяной газ попадает в атмосферу через неплотности аппаратуры и предохранительные клапаны ректификационных колонн и сепа­раторов. Большое количество легких УВ уходит в атмосферу через дыхательные клапаны, открытые люки, при наливе и сливе нефтепродуктов.

Из дымовых труб НПЗ и вытяжных вентиляционных систем в атмосферу поступают большие количества углеводородов, оксида углерода, оксидов серы и азота, сероводорода, аммиака и фенолов. На тонну перерабатываемой нефти из печей выбрасывается около 600 м³ дымового газа.

Нефтяное моторное топливо является наиболее массовым видом нефтепродуктов, оно же относится к основным источ­никам загрязнения окружающей среды (табл. 4.6). С продуктами сгорания бензина и дизельного топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается (млн т): оксидов серы — 80; оксидов азота— 50; оксида углерода — 300. Особенности загрязнения ат­мосферного воздуха газовыми выбросами автомобилей следующие: малая высота выброса и низкая степень рассеивания; высокая токсичность выбросов; прямое воздействие на чело­века в районах с высокой плотностью населения.

Таблица 4.6. Состав отработанных газов двигателей внутреннего сгорания, % об.

При использовании в двигателях внутреннего сгорания одной тонны моторного топлива в атмосферу выбрасывается до 90 кг вредных веществ. Карбюраторные двигатели лидируют по выбросам оксида углерода, дизельные двигатели — по выбросам оксидов азота, серы и твердых частиц.

Интенсивное освоение космического пространства приводит к ощутимым воздействиям на окружающую среду, последствия которых трудно предсказать. Эксплуатация ракетно-космических комплексов ставит ряд экологических проблем:

• вредное воздействие продуктов сгорания ракетного топлива на атмосферу;

• разрушение озонового слоя и электронной компоненты в атмосфере;

• засорение космического пространства фрагментами ракетно-космической техники;

• необходимость отчуждения больших территорий под районы падения отделяющихся частей ракет-носителей.

Стартовый участок движения ракет-носителей (РН) характеризуется мощной акустической нагрузкой на окружающую среду. На образование акустического поля затрачивается до 1 % энергии струи. Запуск тяжелых ракет-носителей порождает крупномасштабные колебания геофизической системы. Частный вид колебаний — это волны деформации земной коры, способные спровоцировать землетрясения. Существенным фактором экологической нагрузки является выброс продуктов сгорания.

При движении ракет по траектории последовательно отделяются ускорители, отработавшие ступени с остатками токсично­го топлива, головные обтекатели, которые падают на поверхность Земли вдоль трасс пусков. Основным продуктом сгорания при пуске тяжелых ракет, работающих на кислородно-водородном топливе, является вода. Сам факт ее появления в ионосфере является загрязняющим фактором. В результате на высоте до 90 км могут появиться облака. На еще больших высотах образуются зоны с пониженной плотностью электронов, что приводит к аномальному свечению и нарушению радиосвязи.

Околоземное пространство быстро наполняется объектами искусственного происхождения, которые получили на­звание космического мусора. За годы космической эры на околоземных орбитах было зарегистрировано свыше 20 тыс. космических объектов размером более 10 см. Число фрагментов размером до 40 мм составляет свыше 18 тыс., размером 1…2 мм—до 70 тыс. Количество еще более мелких частиц оценивается десятками миллионов. Несколько десятков спутников имеют на борту в энергетических и двигательных установках радиоактивные материалы массой более 1 т.