Навігація
Посилання


Основи екології та охорони довкілля

2.2. Основні наслідки забруднення атмосферного повітря


Як нами зазначалось раніше, джерелами забруднення атмосферного повітря можуть бути як природні, так і антропогенні фактори. Окремі аспекти впливу антропогенних факторів на забруднення атмосфери розглянуті нами раніше тоді, як природні фактори впливу на екологічний стан повітря не розглядались.

До природних джерел забруднення атмосферного повітря відносять виверження вулканів, лісові пожежі, процеси ерозії ґрунтів тощо. Більшість вчених вважають, що до таких джерел не слід привертати значної уваги, адже вони не загрожують значними негативними наслідками для природних екосистем. Вважається, що природна рівновага біосфери в цілому забезпечить ліквідацію наслідків цих процесів. Воно, безумовно, так, але окремі катастрофічні природні явища викликають тимчасові відхилення в стані природних екологічних систем і являють пряму потенційну загрозу людині.

Так, виверження вулкану Кракатау (Індонезія) в 1833 році призвело до викиду в навколишнє середовище ~ 18 км3 (50 млрд. тонн) тонкодисперсного попелу. Попіл цього виверження розповсюдився на значну частину поверхні Землі та викликав зменшення притоку сонячної енергії до поверхні Землі на 10-20%, що в свою чергу викликало в північній півкулі пониження середньорічної температури повітря на 0,5°С. Таке тимчасове похолодання атмосферного повітря викликало збільшення періоду вегетації більшості рослин, що мало небажані наслідки як для природних екосистем, так і для сільськогосподарських угідь. При виверженні вулкану Кракатау загинула значна кількість людей (до 300 тис. людей), в тому числі цілі міста. Аналогічним було виверження вулкану Катмай (Аляска) в 1912 році, при якому в атмосферне повітря було викинуто до 20 км3 (20 млрд. тонн) пористих продуктів. При цих виверженнях в атмосферне повітря викинуто також значні кількості діоксиду Сульфуру.

В 1991 році при виверженні вулкану Пінатубо (Філіппіни) в атмосферу Землі потрапило до 20 млн. тонн діоксиду Сульфуру, що стало причиною масового випадання кислотних дощів в цих регіонах. Це негативно позначилось як на стані природних водойм, так і на стані рослинного шару.

Подібний ефект надають лісові пожежі. Так, влітку 1915 року велика лісова пожежа, яка охопила Західний Сибір, мала площу біля

1,5 млн. км2, а дим від пожежі розповсюдився на площі понад 6 млн. км2. Це призвело до значного зменшення притоку сонячної енергії до земної поверхні, і пшениця того року дозріла на 10-15 діб пізніше, ніж зазвичай. Період збору врожаю припав на період дощів і значна кількість врожаю була втрачена.

Отже, під час катастрофічних природних явищ можуть виникати відхилення в стані природних екосистем, але в атмосферу не викидаються речовини які не притаманні природним кругообігам.

В останній час антропогенні фактори забруднення атмосфери стали перевищувати за масштабами природні, і забруднення набуває глобального характеру. Крім того, має місце взаємне підсилення природних і антропогенних факторів впливу на стан атмосферного повітря, особливо це загострилось з бурхливим розвитком промисловості.

В різних галузях промисловості та транспортом щорічно спалюється кілька млрд. тонн органічного палива, що призводить до значних викидів в атмосферу оксидів Кар

бону, пилу, оксидів Сульфуру та Нітрогену тощо. Швидкість надходження окремих забруднювальних речовин в атмосферу вища за швидкість самоочищення атмосфери, що може стати причиною таких небажаних наслідків забруднення повітря як “парниковий ефект”, виснаження “озонового шару Землі”, випадання “кислотних дощів”, утворення “фотохімічного смогу”, пониження прозорості атмосфери та послаблення самоочисної здатності атмосфери. Окремі із цих наслідків мають глобальний характер. Вплив деяких газоподібних забруднювальних речовин на зміни в атмосфери наведено в табл. 2.4.

Дані про вплив тих чи інших газоподібних забруднювальних речовин на зміни в атмосфері є усередненими, адже окремі прояви змін в атмосфері можуть мати іншу причину і носять дискусійний характер.

Таблиця 2.4.

Вплив газоподібних забруднювальних речовин на різноманітні _________ зміни в атмосфері (за Вронським В.А, 1996).____________

Зміни в атмосфері

Основні газові домішки атмосфери

СО

СО,

сн4

N0. N0,

БО,

Фреони

о,

“Парниковий ефект”

(+)

(+)

(-)

(+)

(+)

Руйнування озонового шару

(+)

“Кислотні дощі”

(+)

(+)

“Фотохімічний смог”

(+)

(+)

Пониження прозорості атмосфери

(+)

(+)

Послаблення самоочищення атмосфери

(+)

Н

(-)

Примітка: (+) - посилення даного ефекту;

(-) - послаблення даного ефекту.


2.2.1. “Парниковий ефект” як глобальна проблема зміни клімату Землі

Під “парниковим ефектом” прийнято називати поступове потепління клімату Землі внаслідок збільшення в атмосфері концентрації парникових газів (С02, СН4 тощо), які, пропускаючи сонячне випромінювання до земної поверхні, перешкоджають пропусканню довгохвильового випромінювання з поверхні Землі в космос. Як правило, проблему парникового ефекту співвідносять з антропогенною діяльністю, хоча це твердження є неоднозначним.

Тепловий баланс Землі характеризують величиною Альбедо. Під величиною Альбедо розуміють відношення кількості енергії, що випромінюється Землею у космос до кількості енергії, яка надходить до поверхні Землі від Сонця.

Величина Альбедо для Землі в середньому складає ~ 30-35%. В той же час, для чорноземів ця величина складає 10%, а для чистого снігового шару - 90%. Це говорить про динамічність цієї величини в різні періоди року, а також про можливість зміни величини Альбедо в часі, в тому числі і під впливом господарської діяльності людини, наприклад, внаслідок запилення поверхні снігового шару, зменшення площ вкритих снігом земель тощо.

Поняття клімату є достатньо складним, але ще складнішим є поняття зміни клімату. Під кліматом прийнято називати сукупність абіотичних факторів (температура, вологість, тривалість світлового дня), які домінують на певній ділянці Землі. Клімат значно впливає на всі процеси в біосфері, такі як ґрунтоутворення, адаптація живих організмів тощо. Коли мова йде про зміну клімату Землі, то ними можна вважати послідовні незворотні зміни параметрів (температури, вологості тощо) в ту чи іншу сторону, які спостерігаються протягом багаторічного періоду. Якщо ці зміни є відносно короткотривалими, то їх вважають коливаннями клімату.

В історичному плані клімат Землі багаторазово змінювався, адже неодноразово змінювались хімічний склад атмосфери та інші параметри, але навіть за останні тисячу років ці зміни мали місце. Так, за деякими літературними даними, на території Європи аж до Середземномор’я, до н.е. клімат був суворий і переважали широколистяні рослини помірного клімату (бук, граб, дуб тощо). Поступове потепління клімату на території Європи сприяло поширенню субтропічної рослинності в період´ до раннього середньовіччя. Але поступове похолодання клімату, яке тривало аж до XVI століття, негативно позначилось на субтропічній рослинності, що стало причиною значного скороченні лісів Середземномор’я. Безумовно, ці зміни клімату мали природну причину, адже рівень антропогенного навантаження на природні екосистеми на той період не був таким значним. Наступне потепління клімату Землі розпочалося з кінця XVIII початку XIX століття і триває до сьогоднішнього часу.

Прикладом регіональних, але в той же час фундаментальних, змін клімату є острови Гренландія та Ісландія. Назва острова Гренландія (Greenland - зелена земля) вказує на те, що острів колись був вкритий рослинністю, але сьогодні це льодовий острів з товщиною льоду до 300 м. Назва острову Ісландія (Iceland - крижана земля) вказує на те, що острів був вкритий льодом, але сьогодні це процвітаючий острів. Яка причина цих явищ? Ряд вчених віддають перевагу природним причинам цих явищ. Так, визначального впливу на клімат цих регіонів надає тепла атлантична течія Гольфстрім. За історичними даними, колись ця тепла течія доходила аж до берегів Гренландії, що могло сприяти пом’якшенню клімату на острові, але внаслідок дрейфу північноамериканської платформи, в першу чергу висунення в Атлантичний океан півострову Флорида, напрямок руху теплої течії змінився в бік Європи, це сприяло пом’якшенню європейського клімату , в тому числі і на острові Ісландія. Отже, такі кардинальні зміни клімату на островах Гренландія та Ісландія викликані природними причинами.

Але що ж таке “парниковий ефект” і чи справді це явище можна вважити глобальною проблемою зміни клімату Землі? Які причини цього явища? Ці питання є, безумовно, складними.

Вперше на проблему підвищення середньорічної температури звернув увагу французький математик Ж.Фур’є у, 1824 році. Саме в цей період почалось потепління європейського клімату. Англійський фізик Дж.Тиндаль у 1869 році своїми дослідженнями показав, що діоксид Карбону може екранувати інфрачервоне випромінювання Землі подібно водяній парі. Наприкінці XIX століття, шведський хімік С.Арреніус висунув ідею про можливість зміни клімату внаслідок збільшення кількості тепла, що надходить в атмосферу. Крім того, Арреніус звернув увагу на збільшення концентрації діоксиду Карбону в атмосфері внаслідок господарської діяльності людини. Ідея про те, що збільшення концентрації діоксиду Карбону в атмосфері може впливати на клімат в бік його потепління належить англійському геологу Р.Шерлоку.

За даними центру досліджень і прогнозу клімату в Великобританії, зміна середньорічної температури на землі носить коливальний характер, навіть протягом відносно невеликого проміжку часу (XX століття). Перший максимум потепління клімату Землі у XX столітті спостерігався в кінці 30-х і початку 40-х років, коли середньорічна температура піднялась на 0,6°С в порівнянні з XIX століттям. Далі до середини 60-х років відзначалось деяке похолодання клімату на 0,3°С, а потім почалось поступове зростання середньорічної температури, на Землі, яке продовжується і до сьогоднішнього часу. За даними Національного агентства США з аеронавтики і досліджень космічного простору (НАСА), за період XX століття середньорічна температура Землі зросла на 0,8°С, причому найбільш інтенсивний ріст температури спостерігається з початку 90-х років. В той же час, підвищення середньорічної температури має свої особливості:

- по-перше, відчутним потепління стало, переважно, в помірних широтах, де воно значно вище, ніж в екваторіальній зоні;

- по-друге, у північній півкулі підвищення середньорічної температури є більш відчутним, ніж в південній півкулі. Різниця складає ~ 0,3°С;

- по-третє, над континентами підвищення температури складає ~ 1,6°С, а над Світовим океаном тільки 0,6°С.

Причин цього явища може бути декілька і, нажаль, вони пояснюються вкрай протилежними теоріями.

Ряд вчених вбачають основну причину “парникового ефекту” в збільшенні концентрації в атмосфері діоксиду Карбону і це, перед усім, пов’язують з господарською діяльністю людини, зокрема, використанням органічних палив. Це стало причиною прийняття конвенції ООН з парникових газів (Протокол Кіото). Україною також підписаний цей протокол, що вступив в дію з 2005 року. В той же час, діоксид Карбону відносять до змінних компонентів атмосфери. Хоча сьогодні його середній вміст в атмосфері складає ~ 0,033 Об.%, протягом року він змінюється: максимум припадає на весну, а мінімум

- на осінь. За даними ряду вчених, протягом року вміст діоксиду Карбону в атмосфері коливався в межах 0,028-0,035 Об.%. Якщо ж розглянути зміну вмісту діоксиду Карбону протягом існування планети Земля, то максимальний його вміст складав ~ 0,4 Об.%, а середній вміст ~ 0,13 Об.%, що в кілька разів вище сучасного.

Вчені провели прогнозування зміни середньорічної температури Землі, з врахуванням сучасної тенденції, і прийшли до висновку, що до 2025 року середньорічна температура атмосфери зросте на 1,5- 2,0°С, в порівнянні з даними XIX століття, і це може мати як негативні, так і позитивні наслідки.

Серед глобальних негативних наслідків “парникового ефекту”, в першу чергу, виділяють можливість підвищення рівня Світового океану в умовах потепління клімату нашої планети. Причинами цього явища є можливість танення материкових та морських льодовиків, а також теплове розширення океану. Моделювання наслідків підвищення рівня Світового океану показали, що при підвищенні середньорічної температури атмосфери на 1,5-2,0°С рівень Світового океану може піднятись на 1,0-2,0 м. Це загострить як соціальні, так і екологічні проблеми, які пов’язані з реальною можливість підтоплення близько ЗО країн світу (обмеження площі території країн, затоплення наземної рослинності та наслідки цього процесу тощо).

До негативних глобальних наслідків “парникового ефекту” відносять можливість зміщення кліматичних поясів, що теж являє певну небезпеку. По-перше, це може бути причиною поширення ряду інфекційних хвороб особливо тих, що поширюються комахами та гризунами. По-друге, зміна кліматичної зони є небажаною для рослин, адже певні види рослин пристосовані до певних умов довкілля. Скорочення ресурсів флори буде мати катастрофічні наслідки для біосфери.

Крім того, виділяють ряд регіональних проблем, які пов’язані з потеплінням клімату Землі. Це, по-перше, збільшення сезонного протаювання ґрунтів в зонах вічної мерзлоти, що може стати причиною активізації процесів термокарства, заболочування і погіршення стану лісів. Такі явища можуть стати причинами руйнування доріг, будівель тощо. По-друге, це проблема регулювання річкового стоку при топленні материкових льодовиків. Спочатку можуть виникнути проблема паводків, а потім проблема зменшення річкового стоку.

В той же час, виділяють і ряд позитивних наслідків “парникового ефекту”. Це, по-перше, зростання вологості клімату, внаслідок збільшення випаровування з поверхні Світового океану в умовах потепління. По-друге, підвищення температури повітря і зростання в ньому концентрації діоксиду Карбону може збільшити продуктивність процесу фотосинтезу, тобто, сприяти зростанню біопродуктивності флори. Це, в свою чергу, підвищить ефективність ведення сільського господарства, адже очікується значне зростання врожайності у С3-рослин (пшениця, картопля, соняшник, цукровий буряк тощо) та позитивні морфологічні зміни у С4-рослин (кукурудза, просо тощо). Підвищення врожайності сільськогосподарських культур дозволить вирішити харчову проблему, яка є вкрай гострою в умовах демографічного вибуху. І нарешті, пом’якшення зим буде сприяти зменшенню витрат палива на опалення будівель, що буде в цілому мати позитивний вплив на екологічну ситуацію регіонів.

Безумовно, враховуючи позитивні і негативні наслідки “парникового ефекту” важко визначитись щодо катастрофічності цього явища. Можливо зміни клімату і, зумовлені ним зміни в рослинному та тваринному світі, є продовженням еволюції і ми, люди, ототожнюємо і зіставляємо проблему зміни клімату із своїми міркуваннями, а вони можуть бути хибними. Будь-яка зміна у навколишньому середовищі, яка загрожує людству має розглядатись як негативна. Так чи інакше, проблему “парникового ефекту” слід розглядати з різних точок зору, а вирішення проблеми мінімізації антропогенного впливу на природне середовище необхідне із загальноекологічних міркувань.

В той же час, існують інші думки щодо причин потепління клімату Землі, а також щодо зв’язку “парникового ефекту” із зміною клімату Землі.

Термодинамічні розрахунки, які проведені українськими вченими академіком НАН України С.В.Волковим та професором Л.Х.Козиним показують, що роль діоксиду Карбону у потеплінні клімату дещо перебільшена. Якщо прийняти до уваги, що на зовнішній шар атмосфери Землі щосекунди потрапляє від Сонця 1,67х1014 кДж енергії і, за рахунок розсіювання, втрачається ~ 57% цієї енергії, очевидним стає те, що поверхні Землі досягає тільки 43% енергії Сонця. Слід зазначити, що біля 7% енергії відбивається назад в космічний простір, що складає ~ 1,17х1013 кДж. Прийнявши до уваги, що середній вміст діоксиду Карбону в атмосфері складає 0,033 Об.%, енергія, яка може бути затримана за рахунок поглинання цим газом інфрачервоного випромінювання Землі оцінюється ~ 1,64x108 кДж. Ця величина в 7,1 Зх 104 разів менша за величину енергії, що відбивається поверхнею Землі.

Отже, більш небезпечним є вплив на величину Альбедо Землі через забруднення снігового або льодового шару земної поверхні, що зменшує її відбиваючі характеристики.

Ряд вчених вважають, що поглинання енергії молекулою С02 призведе до її збудження (СО*) та можливого розпаду на оксид Карбону (СО) і атомарний Оксиген (О’), причому цей процес супроводжується випромінюванням енергії. Мова йде про ланцюгові реакції, внаслідок яких можливе самонагрівання атмосфери, при зростанні концентрації С02 в атмосферному повітрі. Враховуючи те, що енергія, яку може поглинути молекула С02, значно менша енергії

випромінювання при розпаді цієї молекули разом з ентропійною складовою (ТхДЗ), процес самонагрівання атмосфери є неможливим.

Українськими вченими показано, що роль діоксиду Карбону як причини “парникового ефекту” дещо перебільшена.

Ще В.І.Вернадський наголошував на тому, що рослинний світ Землі здатен переробити значно більшу кількість діоксиду Карбону, ніж вона є в повітрі сучасної атмосфери. Крім того, в період підвищення вмісту діоксиду Карбону спостерігався “розквіт всіх форм земного життя”. Кількість біологічних видів, які використовують діоксид Карбону є значною, що забезпечує кругообіг Карбону в природі, а коливання біоритмів є характерним для природи.

На стабілізацію екологічного стану довкілля живими організмами наголошує російський вчений професор В.Г.Горшков. Ним показано це на прикладах різних процесів в біосфері, в тому числі і на прикладі регулювання вмісту діоксиду Карбону в атмосфері. Відзначається важлива роль Світового океану в регулюванні концентрації діоксиду Карбону в атмосфері. Так, в межах Світового океану, концентрація діоксиду Карбону значно вища, ніж рівноважна його концентрації в повітрі за нормальних умов, але цей факт справедливий для глибин океану. В межах Світового океану запаси діоксиду Карбону ~ на два порядки більші, ніж його кількість в сучасній атмосфері. Біотою океану, зокрема, фітопланктоном та вищими водними рослинами, регулюється концентрація діоксиду Карбону в поверхневих шарах Світового океану, а відтак і в атмосферному повітрі. На рис. 2.1. показано розподіл вмісту діоксиду Карбону в межах Світового океану в порівнянні з його вмістом в атмосферному повітрі (за В.Г.Горшковим).

Із рис. 2.1. видно, що біота створює градієнт концентрації С02 в Світовому океані, зменшуючи поверхневу, а відтак і атмосферну, концентрацію цього газу приблизно в три рази в порівнянні з глибиною. Без біоти Світового океану концентрація С02 в атмосфері була б в три рази вищою, ніж сьогоднішня концентрація цього газу. Ці дані підтверджуються і академіком РАН М.С.Виноградовим, на думку якого до 90% С02 зосереджено в Світовому океані.

Ряд вчених вважає, що більш імовірним є поглинання випромінювання Землі молекулами води, які наявні в атмосфері, і кількість яких є значною.

АТМОСФЕРА


І З |С02] / [СО2]0


5

ю

5

ч

и


ОКЕАН

4

Рис. 2.1. Підтримка низької концентрації СО? біотою океану: ламана лінія - усереднені концентрації розчиненого в океані неорганічного Карбону, в порівнянні з його концентрацією в атмосферному повітрі.

Не можна погодитись і з тим, що сьогоднішню середньорічну температуру повітря порівнюють з даними XIX століття і так далі. Точність вимірів температури того періоду не могла бути достатньо високою, а число місць спостереження було обмеженим. Більш реальними є виміри температури, починаючи з середини XX століття, коли цією проблемою почали займатись науковці на світовому рівні. В ряді робіт відмічено, що особливо в останні 10-15 років підвищення температури набуло стрімких темпів (ДТ~0,6°С) і це пояснюється рядом природних причин. По-перше, тепла течія Ель-Ніньо, що знаходиться в східній частині Тихого океану, значно змінила свою активність, а ця течія, розмірами 7000 км довжини та 1200 км ширини, має значний вплив на клімат Землі. Період активності цієї течії змінився від 11 років до 4-5 років, а температура течії зросла ~ на 9°С. По-друге, в 2000 році американські вчені з НАСА привели дані, що одержані за допомогою штучного супутника Сонця “Трейс”. Згідно цих повідомлень, за останні десять років виявлена надзвичайно висока активність Сонця, що супроводжується викидами грандіозних
протуберанців плазми (у вигляді “корональних петель”), які віддаляються від Сонця на відстань до 300000 миль. Температура світила зросла з 10 млн.°С до 27 млн.°С. Від так і кількість енергії, яка надходить від Сонця до атмосфери Землі, зросла.

Чітко встановити причину підвищення температури атмосфери Землі практично неможливо. Більш імовірним буде комбінація перелічених причин. Беззаперечним є тільки той факт, що сьогодні в ряді регіонів Землі спостерігається дестабілізація кліматичної обстановки, але чи це пов’язано з “парниковим ефектом” однозначно сказати важко. Крім того зв’язок між погодою і “парниковим ефектом” встановити однозначно неможливо. Із фізичного змісту парникового ефекту випливає, що він пов’язаний з потеплінням клімату і не може зникнути за короткий проміжок часу. Не має бути різких змін теплої погоди і холодної, що має місце в реальному житті. Статистика говорить про те, що протягом останніх 100 років погода на території України і Європейського частини Росії має коливний характер. Теплі роки чергуються з холодними, а посушливі з вологими. Тобто, має місце природна мінливість погоди і не виявляється якихось тенденцій. Тому, таке питання “Чи можна вважати проблему “парникового ефекту” глобальною екологічною проблемою, що зумовлює зміну клімату Землі? ”, залишається відкритим.

Не слід забувати і про інші сценарії розвитку “парникового ефекту”. Так, ряд вчених, які досліджували причини підвищення температури в Індійському океані, вважають, що можлива стратифікація води океану. Це призведе до перемішування вод Індійського океану та надходження до поверхні океану холодних глибинних вод, що може стати причиною нового “льодовикового” періоду. Цьому сприятиме і можливе зникнення теплих течій океанів.

Крім того, в атмосфері проходять процеси, які є протилежні “парниковому ефекту”. Це, насамперед, запилення атмосфери та зниження її прозорості, що може стати причиною зменшення кількості енергії Сонця, яка надходить до поверхні Землі. Такі процеси можуть викликати похолодання, аж до “ядерної зими”, а зменшення кількості енергії Сонця, що надходить до поверхні Землі, негативно позначиться на діяльності рослин, буде відмічатись зменшення інтенсивності фотосинтезу, аж до деградації флори.

12253

Все сказане говорить про те, що проблема “парникового ефекту” є складною та дискусійною і, при її розгляді, слід враховувати всі можливі варіанти подальшого розвитку біосфери Землі.

2.2.2. Проблеми виснаження озонового шару Землі

Проблема збереження озонового шару Землі є пріоритетною проблемою виживання біосфери в цілому, і людства зокрема. Озоновий шар, який знаходиться в стратосфері на висоті 25-40 км, відіграє надзвичайно важливу роль - захист поверхні Землі від жорсткого ультрафіолетового випромінювання (190-320 нм). Утворення озону в стратосфері пов’язано з фотохімічною дисоціацією молекул кисню з утворенням атомарного Оксигену під впливом сонячного випромінювання в межах 170-290 нм:

О2(г) + Ьу 2 0«).

Ця реакція фотохімічної дисоціації молекул кисню є ендотермічною (проходить з поглинанням енергії) з АН°298 = 249 кДж/моль. Утворений атомарний Оксиген взаємодіє з молекулами кисню з утворенням молекул озону, які перебувають у збудженому стані. Дезактивація молекул озону проходить при їх зіткненні з молекулами кисню або азоту. Реакція утворення озону є також ендотермічною з АН°298= 142,7 кДж/моль:

Ог(Г) + 0.(г) —> Оз*(Г).

Внаслідок цих фотохімічних реакцій на висоті 25-40 км утворюється озоновий шар з максимальною концентрацією озону 10і8- 1019 молекул в м3.

Паралельно з процесами утворення молекул озону, в стратосфері проходить екзотермічна (з виділенням енергії) реакція диспропорціо- нування молекул озону з утворенням молекул кисню:

2 Оз(Г) <—> 3 Овд.

Реакція диспропорціонування молекул озону є екзотермічною АН 298 = - 285 кДж/моль (А0298 = - 324,8 кДж/моль), а значення константи рівноваги цієї реакції (Кр = 8,4x1056) говорить про те, що рівновага реакції зсунута вправо.

Отже, утворення озону в стратосфері і його розклад є динамічними процесами.

Проблема утворення “озонових отворів” відома здавна, але особливої уваги до неї привернула Віденська конвенція ООН (1985р.). Під “озоновим отвором” розуміють значний простір в стратосфері Землі із значно пониженим вмістом озону, в порівнянні із багаторічною нормою його вмісту. Це явище є частиною складної екологічної проблеми - виснаження озонового шару Землі. Ця екологічна проблема являє пряму загрозу біосфері Землі, адже зростання потоку ультрафіолетового випромінювання, яке досягає земної поверхні, створює небезпеку всьому живому. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, зменшення вмісту озону в стратосфері на 1%, призводить до зростання захворюваності людей на ра^с шкіри на 6%, катаракти очей - на 4% і це супроводжується дн^чним послабленням імунної системи людини. Це стосується всього тваринного світу.

Зростання інтенсивності ультрафіолетового випромінювання по- іншому впливає на представників рослинного світу. Проведені наукові дослідження доводять, що при зростанні інтенсивності ультрафіолетового випромінювання буде спостерігатись порушення обміну речовин в рослинах. Це може стати причиною загибелі фітопланктону Світового океану. Наслідки цих процесів можуть бути катастрофічними. По-перше, порушення обміну речовин в рослинах, викличе зменшення врожайності сільськогосподарських культур, що загострить харчову проблему сьогодення. Крім того, можливі небажані мутації у шкідників цих рослин. По-друге, загибель фітопланктону Світового океану призведе до порушення глобального балансу діоксиду Карбону та кисню (див. п. 2.2.1.).

Із наведених даних видно, що проблема збереження озонового шару Землі повинна вирішуватись на міжнародному рівні і її слід розглядати як пріоритетну. Утворення “озонових отворів” являє безпосередню загрозу, тому вирішенню її присвячена значна кількість наукових праць. В той же час, немає єдності в поясненні причин утворення “озонових отворів”. Різні вчені віддають перевагу тим чи іншим причинам появи цих небезпечних явищ і навіть в історичному плані дані про утворення “озонових отворів” є дещо суперечливими.

В історичному плані вперше зафіксовано значне пониження вмісту озону в стратосфері над Антарктикою у 1958 році французькими дослідниками П.Ріго та Б.Леруа. В літературі є дані про існування аналогічних явищ в полярних районах Землі, які відносять до середини XIX ст., але достовірність цих даних є невеликою.

Систематичне вивчення цих явищ почалось з середини 70-х років XX століття і американські вчені III.Роуленд та М.Моліна провели глибокий аналіз причин утворення “озонових отворів” в полярних районах. В жовтні 1985 року з’явилось повідомлення, що концентрація озону в стратосфері над Антарктикою зменшилась на 40% від її мінімального значення. Віденська конвенція ООН (1985р.) запропонувала детальне вивчення причин утворення “озонових отворів” над Антарктидою і, під керівництвом Британського вченого Дж.Формена у 1985 році на континент була направлена дослідницька експедиція. Результати дослідження та моделювання процесів в стратосфері, дозволили Дж.Формену висунути ідею про те, що крім особливостей фізико-географічних факторів, причиною пониження вмісту озону в стратосфері є потрапляння туди значних кількостей хлорфторвуглеводнів (фреонів). Фреонова гіпотеза одержала визнання, що стало причиною підписання у 1987 році Монреальського протоколу. Фреони Ф-12 (ССЫУ, Ф-115 (ЩЩз), Ф-13В1 (СВгБ3), які використовувались як ефективні холодоагенти, піноутворювачі та розчинники в аерозольних упаковках у відповідності із Монреальським протоколом були заборонені для використання. Вважається, що піднімаючись у стратосферу, фреони піддаються фотохімічній дисоціації, з утворення оксидів Хлору або оксидів Брому, які інтенсивно взаємодіють з озоном і руйнують його.

Після 1985 року, над Антарктидою кілька разів спостерігалось утворення “озонових отворів”. Так, весною 1987 року за даними А.Крюгера із НАСА, які одержані супутником “Нібус-7”, над Антарктидою спостерігалось значне пониження вмісту озону в стратосфері до 70% або ~ 3% всього озону стратосфери, а площа “озонового отвору” досягла 7 млн. км". Аналогічне явище зафіксовано і в 1992 році, коли за даними Д.Гофмана (США) спостерігалось пониження вмісту стратосферного озону ~ на 50% над Антарктидою та прилеглими просторами Південної Америки (Аргентина, Чилі).

Подібні явища зафіксовані і в Арктиці з весни 1986 року, але розмір “озонових отворів” був значно меншим антарктичного і пониження вмісту озону спостерігалось на 10-40%.

В останні роки встановлено, що викиди космічних літаків можуть призводити до руйнування стратосферного озону і, на долю цих джерел припадає до 10% зруйнованого озону. Тверде паливо (“гептил” - несиметричний диметилгідразин), яке використовується в космічних носіях, при згоранні утворює значні кількості оксидів Нітрогену(ІІ), які можуть легко вступати в реакцію з озоном:

(СНз^-Шг + 5 02 (згорання) -> 2 С02 + 2 N0 + 4 Н20;

N0 + 03 N02 + 02.

Так, запуск одного космічного літака типу “Шаттл”, призводить до руйнування до 10 млн. тонн озону.

Поряд з пониженням вмісту озону в стратосфері, спостерігається підвищення його вмісту в тропосфері, що являє значну небезпеку! Це питання буде розглянуто нами далі.

Для збереження озонового шару Землі запропоновані як пасивні методи тобто зменшення викидів фреонів, їх заміца, так і активні. До активних методів відносять хімічну та фізичну дію на стратосферу. Хімічна дія полягає у використанні етану і пропану в районах утворення “озонових отворів”, які при взаємодії з оксидами хлору (активним хлором) будуть зв’язувати його в малоактивний хлористий Гідроген. Фізична дія полягає в ініціації процесів утворення озону в стратосфері шляхом дії на неї випромінювань високих енергій (лазерне, іонізуюче тощо). Така дія на стратосферу сприяє фотодисоціації молекул кисню, з утворенням атомарного Оксигену, який є передумовою утворення озону. Ці заходи дають змогу зменшити руйнування озонового шару Землі, а іноді і сприяти зростанню концентрації стратосферного озону, що дозволить, в майбутньому, зберегти озоновий екран.

В сучасній науковій літературі немає заперечень, щодо небезпечності утворення “озонових отворів”. В той же час, ряд вчених, в тому числі і провідні українські вчені, вбачають причину цих небезпечних явищ в природних процесах. Зокрема, такі висновки зроблено на основі розрахунків та даних української антарктичної експедиції і представлені С.В.Волковим та М.Ф.Козиним.

По-перше, термін “життя” фреонів в атмосфері ~ 130 років, що свідчить про хімічну інертність цих сполук, в тому числі і до окислювачів, зокрема, озону. Тому можна вважати, що фреони не мають відношення до “озонових отворів”.

По-друге, небезпечною вважається концентрація фреонів, яка перевищує 0,01 Об.%. Хімічна промисловість виробляла ~ 105 тонн фреонів в рік і, якщо б він весь потрапляв в атмосферу, то небезпечна концентрація буде досягнута ~ через 1 млрд. років, адже маса атмосфери становить 5,14хЮ15 тонн. Реальні втрати фреонів не перевищують 0,1%, тобто концентрація фреонів в атмосфері через 1 млн. років складе ~ 1х10´8%, а через 1 млрд. років ~ 1x10´5%, що значно менше за небезпечну.

По-третє, в зразках льоду, які датуються 900-річним віком знайдено фреоноподібні сполуки, отже ці компоненти можуть мати природне походження. Із загальних міркувань про перебіг процесів в біосфері, в природі не утворюється сполук що являють потенційну загрозу руйнування біосфери в цілому. Тому, роль фреонів як причини утворення “озонових отворів” значно перебільшена.

Має місце вплив фізико-географічних особливостей полярних районів, які пов’язані з нахилом Землі (~ 23°) по відношенню до Сонця. В певні періоди року над полюсами практично відсутнє сонячне випромінювання, яке сприяє фотохімічній дисоціації кисню та утворенню озону, а динамічність процесу утворення та руйнування озону зсуває рівновагу в бік його руйнування. Це припущення підтверджується тим, що одночасно не відбувається утворення “озонових отворів” в Арктиці та Антарктиці, а відбувається певне чергування цих процесів.

Крім того, заміна фреонів на альтернативні холодоагенти 11-125 (С2НР5), Я-134 (С2Н5Р4), Я-32 (СН2Р2), БІ-23 (СНР3), які не містять хлору або брому, призводять до надмірних витрат коштів. Ці речовини, які визнані “холодоагентами-сурогатами”, в чотири рази дорожчі ніж фреони і на одиницю холоду споживають на 10-20% більше електроенергії ніж фреони, що недопустимо з екологічної точки зору. Крім того, ці речовини є отруйними, при розкладі утворюють високонебезпечні речовини.

Окремі автори вважають, що причинами руйнування стратосферного озону є стратосферні перламутрові хмари, які є акумулятором Нітрогену і які утворюються при низьких температурах.

Якими би не були причини утворення “озонових отворів’’, ці явища являють загрозу існуванню біосфери в цілому і людської цивілізації зокрема, тому вони повинні розглядатись як екологічно небезпечні процеси.

2.2.3. Проблема фотохімічного смогу

Утворення фотохімічного смогу відносять до локальних проблем забруднення атмосферного повітря. Термін смог походить від двох англійських слів: “smoke” - дим, кіптява та “fog” - густий туман. Термін смог є широковживаним і використовується для характеристики різних процесів в повітрі. З точки зору захисту об’єктів довкілля від наслідків забруднення повітря, найбільшу небезпеку являє фотохімічний смог. Фотохімічний смог - це суміш різноманітних хімічних речовин, які утворюються внаслідок фотохімічних реакцій за певних фізико-географічних умов та впливу антропогенних факторів. До фізико-хімічних умов відносять відсутність вітру в приземному шарі та інтенсивне сонячне випромінювання. До антропогенних передумов утворення фотохімічного смогу відносять наявність в приземному шарі атмосфери значних кількостей діоксиду Нітрогену, які потрапляють в атмосферу переважно із антропогенних джерел, та наявність в атмосферному повітрі вуглеводнів та їх недопалків.

При фотохімічному смогу за рахунок фотохімічних реакцій, які інтенсивно проходять в сонячну погоду утворюються високотоксичні речовини, що забруднюють повітря. Процес утворення фотохімічного смогу має автокаталітичний характер, тобто ініціюючі фотохімічний смог речовини відтворюються в процесі вільнорадикальних реакцій. Основною ініціюючою реакцією утворення фотохімічного смогу є фотохімічний розклад діоксиду Нітрогену:

N02 + hv -> NO + О».

Утворений атомарний Оксиген може взаємодіяти з багатьма компонентами повітря (молекули кисню, недопалки вуглеводнів тощо) з утворенням різноманітних сполук. Хімічні реакції, які показують схему утворення фотохімічного смогу наведено нижче:

О» + 02 —> Оз;

О» + НС(+) -> НСО(+) (радикал);

НСО<+) + 02 -» НС03(+) (радикал);

НС03(+) + НС<+)-> альдегіди, кетони тощо;

НС03(+) + N0 -» НС02<+) + Ш2;

НС03(+) + 02 -> НС02(+) + 03;

НС0<+) + М02 -» пероксиацилніграти (ПАН).

В результаті наведених фотохімічних реакцій утворюються ряд токсичних речовин. Основним джерелом виникнення фотохімічного смогу, окрім фізико-географічних передумов, є вихлопні гази двигунів внутрішнього згорання, які містять і діоксид Нітрогену і недопалки вуглеводнів.

Можливі і інші механізми утворення фотохімічного смогу, що призводить до утворення смогів різного типу, зокрема, “білий смог”, “чорний смог”, тощо.

Як видно із рівнянь, основним продуктом фотохімічного смогу є вільні радикали та озон. Вільні радикали характеризуються високою реакційною здатністю і вступають в реакцію з біологічно-активними молекулами (білками, ферментами, вуглеводами тощо) з утворенням нових сполук, в тому числі і токсилів. Внаслідок таких перетворень порушуються обмінні процеси в живих організмах, пригнічується активність ферментативних систем, сповільнюється і зупиняється ріст тканин тощо. Це є причиною передчасного старіння людей.

Озон, який утворюється в результаті фотохімічного смогу (тропосферний!) є достатньо токсичним (ГДКМр = 0,01 мг/м3) і являє певної небезпеки. Максимальний вміст озону в повітрі, який утворився внаслідок фотохімічних реакцій, зафіксований в Лондоні у 1975 році і його концентрація складала 0,0018 Об.%, тоді як звичайний вміст цього газу в повітрі складає 0,0002-0,0004 Об.%. За рекомендаціями Всесвітньої організації охорони здоров’я допускається тимчасове підвищення концентрації озону в повітрі до 0,0006 Об.%, тому що перевищення цієї межі небезпечне для здоров’я. При взаємодії з гемоглобіном крові, озон утворює нестійкі озоніди, а їх самовільний розклад викликає руйнування органічної основи гемоглобіну.

Продуктами фотохімічного смогу є альдегіди і кетони, які є достатньо токсичними речовинами, а систематична їх дія на організми, в тому числі і людину, викликає токсикоманію із віддаленими наслідками, наприклад, запалення кори головного мозку тощо.

Пероксиацилнітрати, які також є продуктами фотохімічних реакцій, складаються, переважно, із пероксиацетилнітратів та пероксибензоїлнітратів. Ці речовини володіють канцерогенною дією і здатні викликати появу злоякісних пухлин.

Із передумов утворення фотохімічного смогу зрозуміло, що це явище притаманне, переважно, великим містам із значною кількістю транспорту та висотними спорудами, які перешкоджають руху вітру.

Утворення фотохімічного смогу характерне для більшості великих міст Світу і навіть зелені насадження цих міст не в змозі поглинути значні кількості утворюваних токсичних речовин. Це є однією із причин підвищеної захворюваності місцевих жителів та скорочення тривалості їх життя. Продукти фотохімічного смогу викликають подразнення слизових оболонок та їх захворювання, а вплив їх на судинну систему є вкрай небезпечним.

Фотохімічний смог негативно впливає і на рослинний світ, хоча саме рослини є найбільш ефективним засобом захисту від нього в містах. Фотохімічний смог осаджується на листях рослин у вигляді клейкої маси, що механічно перешкоджає проходженню сонячного світла до листя. Це є причиною зменшення інтенсивності фотосинтезу у рослин, що може стати причиною їх деградації. Результати дії фотохімічного смогу на дерева можна спостерігати восени, коли на опалих листях помітні темні плями різних відтінків.

Основними методами захисту довкілля і людини зокрема від фотохімічного смогу є зменшення кількості викидів оксидів Нітрогену, недопалків вуглеводнів, що можливо зміною екологічних параметрів палива для двигунів внутрішнього згорання, створення в містах сприятливих умов для розсіювання забруднення - заборона суцільних забудов, збільшення ширину вулиць, їх озеленення, тощо.

2.2.4. Випадання кислотних дощів як екологічна проблема сьогодення

Кислотними дощами називають атмосферні опади, які мають рН<5,6. Випадання кислотних дощів пов’язано, переважно, з антропогенним забрудненням атмосфери оксидами Сульфуру та Нітрогену. Це явище відносять до регіональних наслідків забруднення атмосферного повітря. Випадання кислотних дощів призводить до деградації флори і фауни, закислення природних водойм, руйнування споруд і матеріалів, що є прямими економічними збитки.

Проблему кислотних дощів найбільш часто відносять до наслідків антропогенного впливу на стан атмосфери, хоча є непоодинокі випадки, коли природні стихійні явища викликали масове випадання кислотних дощів, зокрема, виверження вулканів тощо.

Вперше проблема кислотних дощів на міжнародному рівні була піднята на 28 генеральній асамблеї Міжнародної спілки теоретичної і прикладної хімії (ШРАС), яка відбулася в Мадриді у 1975 році. На асамблеї було відмічено, що охорона об’єктів довкілля від дії кислотних дощів є однією з найактуальніших проблем сьогодення.

Наукові дослідження щодо впливу кислотних дощів та причин їх утворення розпочались наприкінці 60-х років XX століття, причому основним ініціатором була Швеція. Швеція, яка крім прекрасних лісів

і блакитних озер, практично, не має інших природних ресурсів, одним із приоритетних напрямків свого економічного розвитку має туризм. В середині 60-х років в цій країні спостерігалось масова загибель лісів, закислення водойм і, як наслідок, різке скорочення кількості туристів. Власних потужних виробництв Швеція не має, тому було доведено, що основною причиною цих явищ є транскордонне забруднення атмосферного повітря діоксидом Сульфуру із території Бельгії та Німеччини. Саме шведи були ініціатором наукових досліджень по вивченню причин утворення кислотних дощів та наслідків цих процесів.

Про шкідливу дію кислотних дощів свідчать такі факти: в Канаді через систематичне випадання кислотних дощів стали “мертвими” понад 4000 озер, а 1200 - знаходяться на межі загибелі; у Швеції більше ніж у 1800 озерах порушена біологічна рівновага внаслідок дії кислотних дощів; у Німеччині і деяких районах Швейцарії загинула 1/3 всіх шпилькових рослин, а у гірських районах Баварії пошкоджено до 50% лісових угідь. Спостереження показують, що під впливом кислотних дощів швидкість росту вічнозелених рослин сповільнюється на 20-30%.

Аналіз хімічного складу кислотних дощів показав, що основними їх компонентами є сульфатна і нітратна кислоти, органічні кислоти та деякі галогеноводневі кислоти.

2.2.4.1. Основні попередники кислотних дощів та атмосферні процеси, які сприяють їх утворенню

До основних попередників кислотних дощів відносять викиди в атмосферу діоксиду Сульфуру, оксидів Нітрогену та летких органічних сполук. Ці речовини викидаються із багатьох джерел, тому в кожній країні розподіл викидів цих забруднювальних атмосферу компонентів буде різним. Цей розподіл викидів зумовлений ступенем розвитку промисловості країн, в першу чергу металургії та теплоенергетики, інфраструктури та комунального господарства. В деяких країнах основними джерелами викидів речовин, які є попередниками кислотних дощів, є автотранспорт.

Сполуки Сульфуру і Нітрогену, які викидаються в атмосферу, можуть утворюватись як внаслідок антропогенної діяльності, так і внаслідок природних процесів. Безумовно, регіональні викиди речовин, що є попередниками кислотних дощів, із антропогенних джерел забруднення значно потужніші, ніж із природних, хоча на рівні біосфери в цілому, ці впливи є приблизно рівними.

Природні джерела забруднення атмосферного повітря сполуками Сульфуру і Нітрогену умовно поділяють на біогенні та небіогенні. Біогенними джерелами забруднення є рослини, наприклад, лісові масиви тощо, та мікроорганізми, які в процесах життєдіяльності виділяють в атмосферу різноманітні хімічні сполуки. Небіогенними природними джерелами забруднення атмосфери є різного роду геотермальні джерела, блискавки, процеси природного горіння тощо. Питома вага природних джерел в загальному забрудненні атмосфери сполуками Сульфуру і Нітрогену в різних країнах є різною, що зумовлено особливостями географічного положення, характерними фітоценозами тощо.

Особливістю природних джерел викиду сполук Сульфуру є те, що в атмосферу викидаються переважно відновлені сполуки Сульфуру, наприклад диметилсульфід, а перетворення їх в попередників кислотних дощів можливе лише в результаті багатостадійних окислювальних реакцій. В той же час діоксид Сульфуру, який викидається із антропогенних джерел забруднення атмосфери, відносно швидко перетворюється в сульфатну кислоту.

Роль природних джерел оксидів Нітрогену в утворенні кислотних дощів є значно більшою. Оксиди Нітрогену утворюються внаслідок блискавок, діяльності грунтових організмів, мікрофлори води, а частина їх потрапляє в нижні шари атмосфери із стратосфери.

Отже, в окремих випадках, кількість викидів сполук Сульфуру і Нітрогену із природних джерел співрозмірна з кількістю викидів із антропогенних джерел. На природні джерела викидів цих компонентів вливати важко, тому особливо увагу при організації природоохоронної діяльності приділяють антропогенним джерелам забруднення атмосферного повітря.

Аналіз даних по викидам забруднювальних атмосферу речовин із антропогенних джерел в США (у XX столітті) показав, що кількість викидів залежить від ступеня розвитку промисловості (див. рис. 2.2).

Рис. 2.2. Динаміка викидів у атмосферу в США:

1 - діоксид Сульфур; 2 - оксиди Нітрогену; 3 - леткі органічні

сполуки.


Із даних рис. 2.2. видно, що періоди зростання кількості викидів в атмосферу і періоди зменшення кількості цих викидів співпадають із періодами розвитку економіки країни.

Так, значне зростання кількості викидів в атмосферу діоксиду Сульфуру спостерігається до 1920 року, що зумовлено бурхливим розвитком кольорової металургії, хімічної промисловості та зростанням кількості використовуваного вугілля. В 30-ті роки внаслідок економічної депресії, кількість викидуваного діоксиду Сульфуру зменшується і, в 40-і роки знову зростає, що зумовлено бурхливим розвитком промисловості і транспорту в період II Світової війни. Після цього періоду знову спостерігається занепад промисловості, а відтак і зменшується кількість діоксиду Сульфуру, що викидається в атмосферу. Наступне зростання кількості цих викидів спостерігається до 1975 року, коли в США був прийнятий закон про охорону атмосферного повітря. Внаслідок цих заходів, скоротились кількості викидів діоксиду Сульфуру в атмосферу і, в 1985 році, вони складали 22 млн. тонн, що є на рівні 1925 року.

Із даних рис. 2.2. видно, що спостерігається тенденція зростання викидів в атмосферу тільки для оксидів Нітрогену, які утворюються при згоранні всіх видів палив. Це зумовлено, перед усім, зростанням кількості транспорту тощо.

Перетворення діоксиду Сульфуру, оксидів Нітрогену та летких органічних сполук у відповідні кислоти проходить внаслідок їх хімічного перетворення в атмосфері. В той же час, до складу кислотних дощів входять хлористий і флуористий Гідроген, які потрапляють в кислотні дощі без хімічного перетворення. Ці речовини утворюються при спалюванні вугілля, одержанні фосфорних добрив, металічного алюмінію тощо. Тільки в США із антропогенних джерел в атмосферу щорічно потрапляє до 0,6 млн. тонн флуористого Гідрогену.

Атмосферу можна розглядати як велику окислювальну систему з високим вмістом основного окислювача - кисню. Тому при потраплянні в атмосферу сполук, які в своєму складі містять атоми Сульфуру, Нітрогену, Карбону, Гідрогену тощо, перетворюються в “довгоживучі” компоненти, наприклад, діоксид Карбону, або “короткоживучі” продукти кислотного характеру, наприклад оксиди Сульфуру та Нітрогену, які приймають участь в процесах утворення кислот і видаляються із атмосфери у вигляді кислотних дощів. В цих хімічних перетвореннях забруднювальних атмосферу речовин, крім кисню приймають участь озон, гідроксильний радикал (®ОН), гідропероксидний радикал (Н02»), органічні пероксиди (ROO») і пероксид Гідрогену. Всі вони утворюються внаслідок вільнорадикальних реакцій, які проходять в атмосфері. Найбільшою реакційною здатністю до реакцій окислення володіють озон, гідроксильний і гідропероксидний радикали.

Внаслідок фотохімічного збудження молекули кисню, проходить її розпад з утворенням атомарного Оксигену:

2 + hv —> 2 О».

Частина утвореного атомарного Оксигену рекомбінується в молекули кисню, але біля 1% його реагує з парами води, що містяться в повітрі, з утворенням гідроксильного радикалу:

О» + Н20 = 2 HO».

Утворений гідроксильний радикал взаємодіє з оксидом Карбону(ІІ) і, внаслідок послідовних реакцій, утворюється гідропероксидний радикал:

HO. + CO -> С02 + н.;

Н* + 02 -> Н02».

Ці радикали вступають в реакцію з діоксидом Сульфуру та оксидом Нітрогену(ІІ), перетворюючи їх в кислоти:

NO + Н02» -> N02 + HO»;

З N02 + Н20 2 HNO, + NO;

502 + HO» -» HS03»;

HS03» + 02 -> S03 + H02»;

503 + H20 -» H2SOa.

Утворені неорганічні кислоти, зокрема, сульфатна і нітратна, видаляються із атмосфери опадами. Крім того, може утворюватись сульфітна кислота, але час її перебування в атмосфері невеликий, внаслідок окислення її до сульфатної кислоти киснем повітря, особливо в присутності N02 як каталізатора:

2 H2S03 + 02 -» 2 H2S04.

В процесі протікання атмосферних вільнорадикальних окислювальних реакцій, крім нітратної і сульфатної кислот, утворюються і органічні кислоти - переважно мурашина і оцтова. Джерелами їх утворення є леткі органічні сполуки, а реакцію окислення каталізує діоксид Нітрогену. В органічні кислоти трансформуються близько 5-10% олефінів, які потрапили в атмосферу з викидами. В міській місцевості кількість органічних кислот в опадах є більшою, що зумовлено значно більшими кількостями N02 та летких органічних сполук в містах.

Шлейф опадів кислотних дощів поширюється за напрямком вітру на десятки і сотні кілометрів від джерел викиду оксидів Сульфуру і Нітрогену. Особливо високі концентрації кислот спостерігаються на перших 25-40 км від джерел забруднення атмосфери, але до 25-30% 802 та 10-15% N02 переносяться вітром від промислових зон на відстані понад 200 км.

Швидкість перетворення діоксиду Сульфуру в сульфатну кислоту (внаслідок вільнорадикальних реакцій) не дуже висока. Тільки ~50% діоксиду Сульфуру трансформується в сульфатну кислоту протягом 180 годин, тому навіть при малій швидкості вітру, БОг може переноситись на значні відстані. Оксид Нітрогену(ІІ) досить швидко окислюється до діоксиду Нітрогену і, при взаємодії з парами води, утворює нітратну кислоту. Вона швидко вимивається із атмосфери опадами. В літній період при інтенсивному сонячному випромінюванні швидкість перетворення оксиду Нітрогену в нітратну кислоту досить велика. Протягом 12-14 годин до 50% оксиду Нітрогену(ІІ) перетворюється в нітратну кислоту і видаляється із атмосфери.

Отже, характер протікання атмосферних окислювальних реакцій сприяє утворенню кислотних дощів. їх вплив на різні об’єкти довкілля та господарські споруди буде розглянуто нами далі.

2.2.4.2. Вплив кислотних дощів на рослинний світ

Вплив кислотних дощів на рослинний світ має комплексний характер. Як правило, при невисокій кислотності цих опадів і малій їх кількості, вони можуть надавати частково і позитивного впливу на рослини. Це зумовлено тим, що кислотні дощі можуть бути додатковим джерелом мінерального живлення рослин (N5 8) та, при незначних змінах кислотності грунтів, ступінь засвоєння деяких сполук рослинами може зростати. Кислотні опади містять в середньому 3,0-4,2 мг/дм3 сульфатної кислоти, що відповідає річній кількість сульфат-іонів - 30-42 кг/га, та близько 2,0-3,0 мг/дм нітратної кислоти, що відповідає річній кількість нітрат-іонів - 20-30 кг/га. Ці фактори слід враховувати при мінеральному живленні рослин та при внесенні добрив на орні землі.

При високій кислотності опадів або великої їх кількості, кислотні дощі надають катастрофічного впливу на рослинний світ. Прийнято виділяти прямий влив кислотних дощів на рослини (безпосереднє враження рослин) та опосередкований, через процеси закислення ґрунтів.

Проблема збереження лісів пов’язана із загальною проблемою виживання людства. Ліси забезпечують людство відновлюваними ресурсами, регулюються водні режими більшості водойм, є місцем існування фауни та місцем рекреації. Тому, в більшості країн світу проблема збереження лісу вирішується на державному рівні. Не виключенням є і Україна , яка прийняла “Лісовий кодекс України”.

Перші відомості про пошкодження лісів внаслідок дії кислотних дощів відносять ще до 1880 року, коли в районах металургійних комбінатів США спостерігались масові висихання лісів. Аналогічні явища спостерігались і спостерігаються в інших країнах. Особливо великої шкоди завдають лісам викиди підприємств кольорової металургії, оскільки ці викиди в атмосферу містять значні кількості діоксиду Сульфуру, який утворюється на окислювальних стадіях виробництва.

Не дивлячись на ці факти, практично немає наукових обґрунтувань щодо викидів речовин, які є попередниками кислотних дощів, по дії на лісові масиви. Наукові дослідження в цій галузі проводяться і, в ряді робіт показано чутливість рослин до дії діоксиду Сульфуру і оксидів Нітрогену, але ці дані не використовуються в системі державного нормування антропогенного навантаження на атмосферне повітря. Державне регулювання в цій галузі має мету захисту людини, яка не є самим чутливим компонентом екосистем. Дані табл. 2.5. свідчать про те, що в більшості випадків рослини є надзвичайно чутливі до дії ряду речовин.

Таблиця 2.5.

Граничні концентрації деяких забруднювальних атмосферу

речовин для деревних порід (за Боковим В.О. та Лущиком A.B., 1998)

Назва забруднювальних речовин

Значення граничних концентрацій, мг/м3

Максимально

разові

Середньодобові

ГДКМР, для людини

Діоксид Сульфуру, (802)

0,03

0,015

0,5

Хлор, (С12)

0,025

0,015

0,1

Сульфід Гідрогену, (Н23)

0,008

0,008

0,03

Аміак

0,1

0,04

0,2

Бензен

0,1

0.05

1,5

Пил, цемент

0,2

0,05

0.5

Формальдегід

0,02

0,003

0,035

Найбільш чутливими до дії кислотних дощів є шпилькові породи дерев, особливо що стосується прямого впливу. Широколистяні дерева, які восени скидають крони, менше вражаються кислотними дощами при прямій дії. В результаті дії кислотних дощів на шпилькові та інші породи дерев спостерігається поява перших симптомів враження лісу - підсихання вершини дерев, що є головною ознакою, хлороз, тобто руйнування хлорофілурослин і, як наслідок, мозаїчна плямистість хвої, опадання голок. Пошкодження лісових масивів обумовлено впливом кислотних дощів як на крону дерев, так і на зміну хімічного складу грунтів під їх впливом. Найбільш важливим критерієм негативного впливу кислотних дощів при їх прямій дії є кислотність цих опадів (рН дощу), а при опосередкованій - кількість кислотних опадів. При систематичній дії кислотних дощів (рН ~ 3,5- 5,6) спостерігаються зміни в катіонному складі листя та вимивання з них білків, при рН < 2,5 - значно сповільнюється швидкість росту молодих гілок, а при рН < 2,0 - вражаються всі види дерев. Аналогічні зміни спостерігаються у випадку дії кислотних туманів.

В процесі випадання кислотних дощів і потрапляння їх в грунти, катіони Гідрогену внаслідок особливості їх поведінки в іонообмінних процесах, витісняють із компонентів ґрунтів іони Кальцію, Магнію, Калію та Натрію і останні засвоюються деревами. Тому більшість ґрунтів, на яких ростуть ліси, сильно закислені. Процес закислення ґрунтів призводить до зростання розчинності в кислому середовищі

нерозчинних у воді, а від так і нерухомих, сполук Алюмінію, які приймають участь в іонообмінних процесах. На сьогодні доведена висока токсичність розчинних сполук Алюмінію для кореневої системи дерев. Іони Алюмінію, які є значними компонентами глинистих грунтів, при середніх значеннях рН знаходяться в малорозчинній і тому нетоксичній формі, а при витісненні їх іонами Гідрогену, спостерігається їх токсична дія, яка проявляється в зменшенні кореневої системи, руйнуванні кореневих волосків, відмиранні кореневої системи. При закисленні грунтів (до рН~3,0), коренева система більшості дерев зменшується на 12%. Аналогічного впливу на кореневу систему дерев надають сполуки Феруму. Доведено, що при пониженні величини рН грунту на одиницю, концентрація розчинних сполук Алюмінію і Феруму зростає в 100 разів.

Крім того, в ґрунті містяться ряд мікроорганізмів-редуцентів, таких як бактерії, гриби тощо. Вони приймають участь в процесах мінералізації органічних речовин грунтів і утворенні гумусу, а із зростанням кислотності ґрунтів і збільшенням кількості рухомих форм металів, в першу чергу Алюмінію і Феруму, їх активність різко зменшується. Наслідком цих процесів може бути накопичення в ґрунтах органічних речовин, відтак і деградація флори.

Сільськогосподарські культури, як і всі види рослин, також є чутливими до дії кислотних дощів. Особливо це проявляється на початкових стадіях росту рослин, особливо на стадії виходу в трубку. При дії кислотних дощів з рН~2,5 спостерігається значне зниження врожайності всіх видів культур. Кислотність опадів може впливати на швидкість процесу фотосинтезу в рослинах і, для деяких сільськогосподарських культур, зокрема редису, спостерігаються прямі кореляційні залежності.

Крім компонентів кислотних дощів, на сільськогосподарські культури можуть впливати попередники цих дощів. Так, дія діоксиду Сульфуру на більшість культур, викликає у рослин стрес, який супроводжується виділенням етилену. Ці процеси призводять до порушення обміну речовин у рослин і можуть призводити до їх загибелі. За впливом кислотних дощів на врожайність сільськогосподарських культур також спостерігається поліфункціональність їх дії.

2.2.4.З. Вплив кислотних дощів на природні водні системи та якість питної води

При вивченні кислотності сучасних природних водойм виникає питання “Чи пов’язана ця зміна впливом кислотних дощів?” або мають місце природні зміни? Питання, безумовно, складне. Глибокий аналіз зміни кислотності водойм проведено в США і результати його вражаючі. Результати дослідження показали, що в післяльодовий період кислотність більшості водойм в США була малою (рН>8,0). Сьогодні для тих же водойм кислотність значно змінилась. Наукові дослідження показали, що на початок XX століття кислотність цих водойм значно піднялась (рН~5,7) і це явище, безумовно, мало природні передумови. В період з 1900 то 1950 рік кислотність цих водойм була практично сталою, але в середині 70-х років XX століття різко зросла (рН~4,7). На початок 80-х років, кислотність цих водойм дещо знизилась (рН~5,7-5,8). Причинами цього були як природні, так і антропогенні фактори.

Зміна кислотності природний водойм не має прямого зв’язку з кількістю забруднювальних атмосферу речовин, які викидаються із антропогенних джерел, хоча прийняті заходи в США, зокрема обмеження кількості викидів в атмосферу речовин, що є попередниками кислотних дощів, дозволили зменшити кислотність природних водойм (з рН=5,8 у 1981 році до рН=6,8 у 1995 році). Отже, мінімізувати антропогенне забруднення атмосфери речовинами, які є попередниками кислотних дощів, необхідно.

Дослідження зміни кислотності природних водойм має надзвичайно велике значення, адже всі гідробіонти є чутливими до активної реакції води. Закислення водойм завдає значних економічних збитків, зокрема це вплив на рибні запаси. В США кількість озер, в яких можна проводити промисловий лов риби, в період з 1965 по 1990 роки зменшилась на 4-5%, причому різко зменшилась як кількість, так

і якість риби. Щорічні збитки від цього, тільки в США, складають 100 млн. доларів. Дослідження американських вчених показали, що у 28% водойм, кислотність яких значно підвищилась (рН<5,5), відсутнє життя. Повністю втратило промислового значення озеро Ері, одне із Великих озер США.

із*

Встановлено, що всі гідробіонти чутливі до кислотності водойм. Так, активність фітопланктону при рН<6,0 різко знижується, а негативні зміни в зоопланктоні спостерігаються при рН<5,5, особливо в поєднанні із підвищеним вмістом у воді рухомих форм Алюмінію. Чисельність популяції бентосу при рН<5,5 знижується і тільки для деяких видів жуків та бабок зростання кислотності води має позитивний ефект. До зміни кислотності водойм чутливими є амфібії і практично всі породи риб. Особливо чутливими до зміни кислотності водойм є редуценти, активність яких різко падає при рН<6,0.

Зростання кислотності змінює мікрофлору водойм. При рН<5,8 спостерігається інтенсивне розмноження зелених водоростей, при рН<5,5 швидко розмножуються синьо-зелені водорості, які витісняють всі типи водних рослин, а при рН<5,2 розвиваються бурі водорості, що стає причиною формування боліт. При цьому зникають всі вищі форми життя у водоймах.

У риб, при зростанні кислотності водойм, виникають фізіологічні порушення, які проявляються у зміні плазми крові, прискореному вимиванні із тканин різних іонів (№+, СГ, К+, Са2+). Як правило, зростання кислотності водойм і, в першу чергу озер, супроводжується підвищенням вмісту рухомих форм Алюмінію. Його негативний влив починає проявлятись від рН~5,2-5,4, за рахунок появи розчинних форм А10Н2+, А1(ОН)2+, у порушенні іонообмінних процесів у риб та процесів дихання. Показник рН<5,0 для водойм - ознака відсутності в них риби.

Закислення водойм часто супроводжується зростанням концентрації у воді сполук важких металів, які, аналогічно Алюмінію, переходять в рухомі форми. Цей факт являє особливу небезпеку, адже явище біологічного накопичення, яке часто має місце, призводить до значного зростання в рибі вмісту важких металів, які мають високу здатність до біокумуляції. Фундаментальне дослідження цих процесів проведено в Японії на прикладі впливу кислотності водойм на вміст в промислових породах риби сполук Меркурію. Особливістю цього явища є те, що Меркурій накопичується у рибі у найбільш небезпечній формі - у вигляді метилмеркурію (СН3Н£+), який є тератогеном. Внаслідок цих процесів у людей, які споживають таку рибу, виникає хвороба “Мінаміта”, яка названа за назвою селища в Японії, де вперше була виявлена. Поблизу цього селища спостерігалось скидання промислових відходів, що містили сполуки Меркурію, у прибережні води. Аналогічні явища спостерігаються і з іншими важкими металами.

Приведені факти безпосередньо пов’язані із закисленням природних водойм, причому дослідження, які проведені у Швейцарії, показують, що при підвищенні кислотності водойм на одну одиницю рН, вміст Меркурію в рибі підвищується ~ на 0,14 мг/кг. На прикладі жовтого окуня виявлена кореляція між вмістом Меркурію в рибі і кислотністю водойм, в процесі штучного їх закислення. В рибу сполуки Меркурію потрапляють як в результаті іонообмінних процесів, так і в результаті харчування водоростями. За літературними даними, найбільша концентрація Меркурію в товарній рибі виявлена в тунці (0,35 мг/кг), форелі (0,42 мг/кг) та окуні (0,61 мг/кг). Згідно “Медико-біологічних вимог і санітарних норм якості харчової сировини та продуктів харчування № 5061-89”, в залежності від типу риби граничний залишковий вміст Меркурію в ній, коливається в межах 0,3-0,7 мг/кг. Цей факт слід враховувати при добовому споживанні риби.

Значна кількість поверхневих водних джерел, передусім річки, використовуються як джерела питного водопостачання населення.

Доросла людина, в середньому, споживає за добу біля 2,0 дм3 питної води, тому її якість напряму буде визначати стан здоров’я людей. Закислення таких водойм буде сприяти погіршенню якості питної води. По-перше, зростання кислотності води буде сприяти корозії трубопроводів, а відтак, у воді буде зростати концентрація іонів Феруму, Плюмбуму, Купруму тощо. Виявлені кореляційні залежності між вмістом сполук важких металів у питній воді та крові людей, що споживають цю воду.

По-друге, підвищення кислотності буде сприяти зростанню концентрації у питних водах іонів Алюмінію, які пригнічують у людини активність шлункових та слинових ферментів, що призводить до порушення обміну речовин і розвитку склерозу.

По-третє, під дією кислотних дощів можуть руйнуватись азбестові та азбестово-цементні покриття. Азбестові волокна потрапляють у питну воду, а при споживанні такої води, можливий розвиток раку легенів.

По-четверте, кислотні дощі є джерелом надходження в питну воду нітрат-іонів, які є токсичними для теплокровних організмів. При надмірному надходженні нітратів в організм людини можливі два основних процеси:

V відновлення нітрат-іонів до нітрит-іонів, які є надзвичайно токсичними і, при взаємодії з гемоглобіном крові утворюють метгемоглобін. Кров набуває шоколадного відтінку, втрачає здатність переносити кисень до клітин організму і розвивається задуха. Особливо це явище небезпечне для малих дітей. Хімізм цього процесу можна уявити наступним чином:

Непі (Ре2+) + N02´ -» цНеш (Ре3+) + N0;

V утворення нітроароматичних вуглеводнів, які є канцерогенними речовинами.

Всі ці факти змушують задумуватись над процесами, які сприяють закисленню природних вод. Це спонукало до впровадження в практику штучного хімічного регулювання кислотності природних водойм. Надлишок кислот, які містяться в природних водах, нейтралізують природними компонентами основного характеру, переважно вапняком або вапном. Піонером в цій справі є Скандинавські країни, які розпочали штучне регулювання кислотності водойм ще з 1920 року з метою підвищення продуктивності лосося. Цей вид риб надзвичайно чутливий до надмірної кислотності води, а використання вапняку дозволило не тільки усунути негативний вплив кислотності води, але і підвищити її твердість. Іони Кальцію, якими збагачувалась вода, сприяли кращому розвитку риб. Але, незважаючи на ці обставини, для збереження природного біорізноманіття у водоймах, слід, передусім, обмежувати кількості викидів в атмосферу кислотноутворюючих компонентів.

2.2.4.4. Вплив кислотних дощів та їх попередників на фауну

Діоксид Сульфуру внаслідок високої розчинності у воді, а від так і біологічних рідинах, добре при диханні поглинається верхніми дихальними шляхами - до 80-95%. При ротовому диханні ступінь затримки є меншою. Залишкова кількість діоксиду Сульфуру, яка потрапила в легені, швидко розчиняється в епітеліальній поверхні. При цьому швидкість десорбції є невеликою, лише до 15% від загальної кількості видихається відразу і не більше 3% виводиться із організму з повітрям протягом кожних наступних 15 хвилин. При дії діоксиду Сульфуру на тваринні організми, в тому числі і людину, окрім подразнення слизових оболонок і їх запалення, спостерігається гіпертрофія, тобто збільшення розмірів внутрішніх органів, та гіперплазія, тобто зменшення кількості функціонуючих клітин у внутрішніх органах.

Діоксид Сульфуру, потрапляючи в легені, викликає бронхоспазм у здорових людей вже при концентрації ~ 2,6 мг/м3, а особливо у хворих на бронхіальну астму, сприяє слиновиділенню, змінює фагоцитоз. Крім цього, діоксид Сульфуру розчиняється в крові і розноситься судинною системою по організму. Детоксикація його шляхом окислення сполук Сульфуру(ІУ) до сполук Сульфуру (VI) проходить, переважно, в печінці під дією ферментів, тому саме печінка страждає від систематичної дії діоксиду Сульфуру. Довготривала дія діоксиду Сульфуру сприяє розвитку ракових клітин.

Сульфатна кислота, яка перебуває у повітрі, переважно, у вигляді аерозолів, по-різному впливає на організм тварин. Вона порушує діяльність альвеолярних мікрофагів, тобто клітини, які очищують легені від твердих частинок, порушує частоту дихання тощо. Летальні дози аерозолів сульфатної кислоти визначаються видом і віком тварин. Чутливими є морські свинки, летальні концентрації Н2804 у повітрі, для яких складають 8,0 мг/м3. При систематичній дії сульфатної кислоти в межах концентрації 0,25-0,38 мг/дм3 протягом 4-6 місяців, змінюється реакція ацетилхоліну і, в наступні кілька місяців, загальний стан організмів сильно погіршується.

Дія діоксиду Нітрогену є дещо іншою. Потрапляючи у вологу поверхню легенів, діоксид Нітрогену утворює нітратну кислоту, яка є сильним окислювачем і вражає безпосередньо легеневі тканини:

З Ш2 + Н20 -> 2 НШ3 + N0 або

4 Ш2 + 2 Н20 + 02 -> 4 НЖ)3.

В бронхах і альвеолах легенів спостерігаються патологічні зміни при відносно низьких концентраціях діоксиду Нітрогену і, симптоми враження нагадують емфізему легенів. Особливо чутливі до дії діоксиду Нітрогену тонкі легеневі клітини, які здійснюють газообмін.

Отже, як кислотні компоненти кислотних дощів, так і їх попередники можуть безпосередньо негативно впливати на окремі органи тварин, аж до смертельних випадків.

І.2.4.5. Вплив кислотних дощів на матеріали і споруди

Вплив кислотних дощів і їх попередників на матеріали та різноманітні конструкції став особливо відчутним протягом останніх 40-50 років. Кислотні дощі завдають значних економічних збитків, прискорюючи корозію більшості матеріалів, але іноді дію кислотних опадів безпосередньо оцінити важко, зокрема це вплив на історичні пам’ятки тощо.

Під впливом кислотних дощів швидко проходить корозія залізних конструкцій. Особливістю реакції дії кислотних дощів на залізні поверхні є їх автокаталітичний характер. Корозії сприяє вологість повітря, а корозія проходить в кілька стадій. Спочатку сульфатна кислота взаємодіє з Ферумом, після чого проходить реакція окислення та гідролізу із вивільненням сульфатної кислоти, яка вступає в наступні реакції:

Бе + Н2804 -» Бе804 + Н2Т;

4 БеЗО, + 02 + 6 Н20 = 4 БеООН (іржа) + 4 Н2804.

До недавнього часу ефективним засобом захисту залізних поверхонь було цинкування, адже Цинк за звичайних умов вкритий захисною оксидною плівкою, яка не розчиняється у воді.

При наявності в атмосферних опадах сульфатної або нітратної кислоти чи їх попередників, останні легко розчиняють оксид або гідрооксид Цинку з утворенням водорозчинних сульфату чи нітрату Цинку, які змиваються з поверхні водою. При утворенні відкритих поверхонь Феруму і Цинку та наявності в розчині солей цих металів, утворюється гальванічна пара, що сприяє, крім хімічного, електрохімічному розчиненню металів.

Статистичний аналіз показав, що має місце синергетичний ефект при дії на металеві споруди одночасно сульфатної і нітратної кислот або їх попередників, 802 та Ж)2, і при цьому швидкість корозії зростає в 100-1000 разів. Крім того, на швидкість корозії металів значного впливу надають вологість повітря, температура довкілля, концентрація кислот в опадах та кількість цих кислотних дощів або туманів.

Окремої уваги заслуговує вплив кислотних дощів на мармурові та гранітні споруди, адже значна їх кількість є архітектурними пам’ятками. Так, за останні 40-50 років така пам’ятка культури як Акрополь в Греції постраждала від дії кислотних дощів більше, ніж за всю історію свого існування. Погіршується не тільки міцність цих споруд, але і зовнішній їх вигляд.

Дослідження англійських вчених показали, що швидкість корозії ряду історичних пам’яток в період 1720-1980 роки під впливом кислотних дощів складала ~ 0,078 мм/рік. Сьогодні швидкість руйнування мармурових споруд складає 0,02-0,04 мм/рік, причому особливо висока швидкість руйнування характерна для свіжих зразків вапняків. Через 1-3 роки швидкість ерозії стає постійною. Руйнування поверхні вапнякових порід прямо пов’язано із кислотністю опадів та кількістю діоксиду Карбону у повітрі:

СаСОз + Н+ = Са2+ + НС03´;

СаСОз + Н20 + С02 = Са(НС03)2.

Утворені гідрокарбонати добре розчинні у воді. Наявність кіптяви прискорює процеси руйнування вапнякових споруд. Це пов’язано як із кислотними властивостями самої кіптяви, так і з її здатністю до процесів адсорбції кислотних компонентів та вологи. Експериментально встановлено, що при періодичній очистці мармурових споруд від кіптяви, швидкість поверхневого їх руйнування зменшується на 30%. Особливо швидко проходить руйнування цих споруд в містах, наприклад, в містах ~ 0,035 мм/рік, в селах - 0,005 мм/рік.

Негативного впливу кислотні дощі надають і на деревину. В першу чергу, під впливом кислотних дощів знижуються агдезіальні властивості деревини, після чого деревина швидко старіє. Дія кислотних дощів (рН=5,6) на деревину протягом 4-х місяців в кілька разів знижує агдезіальні властивості деревини, а дія кислотного аерозолю (рН=2,0) протягом кількох годин - вдвічі знижує цей показник. Це не тільки погіршує міцність матеріалу, але і зовнішній вигляд споруд.

На практиці одним із найбільш ефективних заходів захисту металевих, дерев’яних та інших конструкцій є їх фарбування, але на сьогодні доведена можливість руйнування фарб під впливом кислотних дощів. Більшість фарб є досить проникливими для газів і вологи, тому при потраплянні на них кислот, можливі різноманітні гідролітичні та окислювальні процеси, що призводить до зменшення міцності фарбованих покрить та зростання їх крихкості.

При безпосередній дії кислотних дощів на фарби спостерігається взаємодія катіонів Гідрогену з наповнювачами фарб, наприклад, тальком, каоліном, баритом тощо, і це призводить до порушення композиційного складу фарб. Після цього фарби легко розтріскуються

і спостерігається ерозія локального характеру. Потрапляння кислотних дощів на межу фарба-матеріал, прискорює відшарування фарби. Особливо швидко фарби руйнуються при одночасній дії кислотних дощів та УФ-випромінювання. При цьому відбувається розрив основних зв’язків в полімерах, що призводить до зменшення їх механічної міцності, а зменшення внаслідок цих процесів молекулярної маси полімеру сприяє його вимиванню із фарби. Віддалені наслідки цих процесів це наростання крихкості фарб та їх розтріскування. Чутливість акрилових фарб до дії кислотних дощів і УФ-випромінювання вища, ніж у поліуретанових та епоксидних фарб, які сьогодні набули поширення.

Отже, кислотні дощі надають значних економічних збитків, що вимагає перегляду відношення людини до викидів в атмосферу забруднювальних речовин. Наведені дані свідчать про необхідність розробки і впровадження ефективних заходів і засобів захисту атмосферного повітря від- забруднення, а це можливо лише при комплексному підході до питання охорони навколишнього природного середовища.

2.2.5. Основні заходи і засоби попередження забруднення атмосферного повітря

Необхідність розробки заходів і засобів попередження забруднення атмосферного повітря зумовлені рядом зазначених нами раніше причин. В першу чергу, мова йде про антропогенні джерела забруднення. Основними заходами по попередженню і ліквідації забруднення повітря є регулювання суспільних відношень у відповідності із Законом України “Про охорону атмосферного повітря”. Всі суб’єкти господарської діяльності, незалежно від форм власності, повинні на виробництвах використовувати засоби захисту повітря від забруднення. Основними важелями впливу на промислові та інші підприємства, з метою захисту атмосферного повітря, є відповідальність як адміністративна і кримінальна для посадових осіб і населення, так і економічні санкції до підприємств, за забруднення повітря. З метою захисту атмосферного повітря від забруднення і дотримання санітарно-гігієнічних вимог (ГДК), шляхом встановлення ГДВ забруднювальних атмосферу речовин (див. п. 2.1.), регулюють кількості забруднювальних речовин, що надходять до повітря внаслідок господарської діяльності.

Серед загальних методів попередження забруднення атмосферного повітря виділяють кілька груп, які відрізняються ступенем їх надійності, а саме:

(1) розсіювання забруднювальних атмосферу речовин за рахунок вирівнювання їх концентрації внаслідок дифузії в повітрі та під впливом вітру;

(2) консервація та ізоляція джерел забруднення атмосферного повітря;

(3) очистка викидів в атмосферу;

(4) створення мало- і безвідходних технологій, при яких практично не утворюються забруднювальні атмосферу речовини.

Порівнюючи загальні методи попередження забруднення атмосферного повітря видно, що найменш надійним методом є розсіювання забруднювальних атмосферу речовин, а найбільш надійним - створення безвідходних технологій, що дозволяє покращити екологічний стан довкілля в цілому. Розглянемо більш детально ці методи попередження забруднення атмосфери.

Розсіювання забруднювальних атмосферу речовин. Розсіювання або делокалізація забруднювальних атмосферу речовин відносяться до регіональних методів попередження забруднення атмосферного повітря. Розсіювання забруднювальних речовин в повітрі проходить за рахунок сил дифузії, вітру та інших факторів, що призводить до зниження концентрації забруднювальних речовин, при одночасному зростанні площі забруднення. Так чи інакше, забруднювальні речовини потрапляють в атмосферне повітря і тому можуть надавати негативного впливу на довкілля в цілому. Основною умовою при розсіюванні забруднювальних атмосферу речовин є дотримання санітарно-гігієнічних вимог в приземному шарі повітря з врахуванням фонового забруднення території.

При організації розсіювання забруднювальних атмосферу речовин регулюють величину ГДВ цих речовин для підприємства, який залежить від ряду факторів:

  • агрегатний стан забруднювальних речовин;
  • висота і температура викиду, геометричні параметри джерела;
  • фоновий стан атмосферного повітря;
  • рельєф місцевості, особливості топографічних умов, зокрема шорсткість поверхні, а також кліматичні умови: швидкість вітру, вологість повітря, наявність атмосферних опадів тощо.

Для проведення розрахунків величин ГДВ враховують всі зазначені параметри, а розрахунки проводять на основі загальних уявлень про перебіг процесів в атмосфері згідно методики ОНД-86.

Газоподібні викиди від будь-яких промислових джерел розсіюються в атмосфері і найбільше значення для розсіювання шкідливих речовин має тропосфера - нижній шар атмосфери. В цьому шарі температура рівномірно понижується з висотою над поверхнею Землі і ця величина складає 0,5-0,6°С на кожні 100 м підйому.

Із збільшенням висоти знижується тиск і густина повітря, які розраховують за такими формулами:

__£хЛ

Р = Р0 X ек*Т , де

Р - тиск на будь-якій висоті тропосфери, кПа; Р0 - тиск у поверхні Землі (101,3 кПа на рівні моря); g - прискорення вільного падіння, 9,81 м/с2; Я - газова стала 1 кг повітря, яка рівна 287,1; Т - абсолютна температура, °К; її - висота над поверхнею Землі, м;

Р

р - густина повітря на будь-якій висоті, кг/м3; Р - тиск на цій висоті тропосфери, кПа.

За рахунок температурної інверсії тропосфери, в ній утворюються конвективні потоки турбулентного характеру, що забезпечує інтенсивне перемішування повітря. При русі біля поверхні землі, проявляється дія сил внутрішнього тертя повітря. Напруження сил в’язкості визначається законом Ньютона:

у dU

т = pxKhx ——, де dh

т - дотична напруження тертя; Кі, - коефіцієнт турбулентності у вертикальній площині (за висотою); U - швидкість вітру на висоті h, м/с.

За характером руху повітря, тропосферу можна поділити на три шари: приземний, приграничний і вільну атмосферу.

Приземний шар характеризується тим, що в ньому напруга тертя є постійною і максимальною (т=тmm=const). При цьому Kh змінюється в широких межах, від практично нульового значення біля поверхні землі до максимального на зовнішній межі приземного шару:

^ »

Khm - коефіцієнт турбулентності на зовнішній межі приземного шару; К і - коефіцієнт турбулентності на висоті И, всередині шару; / - товщина приземного шару, м.

Швидкість вітру на будь-якій висоті в межах приземного шару визначають, виходячи з логарифмічного закону:

in А

(J = U { х —

ьЛ

к

Uі - швидкість вітру на якійсь початковій висоті її/ (як правило h/= 1 м), м/с; h - висота над поверхнею землі, для якої визначають швидкість вітру, м; h0 - висота шорсткості поверхні землі (гори, споруди тощо, на морі приймають Іг0= їм), м.

Вище приземного шару, як правило / = 40-70 м, до висоти 1 км над рівнем моря, знаходиться приграничний шар. В ньому напруга тертя повітря знижується від максимальної величини до нуля, а коефіцієнт турбулентності залишається постійним на рівні максимальної величини:

К/, = Khm = const.

В приграничному шарі проходить поступове зниження швидкості вітру із збільшенням висоти dU/dh.

Від приграничного шару до верхньої межі тропосфери знаходиться вільна атмосфера. В ній, практично, відсутня напруга сили тертя т=0, а коефіцієнт турбулентності залишається незмінним Kh = const.

За рахунок турбулентного руху повітря виникають пульсаційні швидкості у всіх напрямках (Ux, Uy, t/2), які залежать від швидкості вітру, яка змінюється з висотою. Крім того, на пульсаційні швидкості у вертикальному напрямку Uz впливає температурна інверсія атмосфери.

Крім пульсаційних складових турбулентних потоків, які забезпечують перемішування повітря, цьому процесу сприяє і молекулярна дифузія, яка описується законом Фіка.

Враховуючи зазначені фактори, які впливають на потоки повітря в тропосфері, загальне рівняння розповсюдження домішок в атмосфері та концентрації цих домішок на рівні землі має такий вигляд:

М

С = — хе« 1 , де

2 ХЛХК XX

М - кількість викидів за одиницю часу; К - коефіцієнт дифузії; х - відстань від джерела викидів; U - швидкість вітру; у - координата по ширині (вздовж поверхні землі) від осі факелу (димової хмари); Н - ефективна висота викиду (висота труби).

Якщо виникає необхідність розраховувати максимальну разову концентрацію шкідливих домішок в приземному шарі, то вона буде знаходитись на осі факелу (у=0). Тоді:

. , ЦхН2

См хе *Кхх.

2 тгхКхх

Координати точки максимальної концентрації на поверхні землі

JCl -п

— У шляхом диференціювання рівняння

у=0

сіх

235М м ~ 4 К ´

При розрахунку концентрації, в мг/м3, формула має такий вигляд:

_ 235М

М ~ ихН1 ´

Із одержаного рівняння видно, що максимальна разова концентрація домішок на рівні землі прямопроиорційна кількості викидів і оберненопропорційна швидкості вітру і квадрату ефективної висоти викиду.

Згідно методики ОНД-86, розрахунок розсіювання шкідливих домішок проводять за несприятливих метеорологічних умовах. При проведенні розрахунків, слід враховувати такі фактори:

1) См ^ ГДК. Крім того, якщо фонова концентрація забруднювальних речовин в приземному шарі повітря не дорівнює нулю (Сф*0), в розрахунки слід підставляти не величину ГДК, а максимально допустиму приземну концентрацію (ГДК - Сф);

2) при одночасній присутності в димових газах декількох шкідливих компонентів, які мають однонапрямлену дію, враховують значення безрозмірного коефіцієнту g (§<1);

3) при викидах шкідливих речовин, які частково або повністю хімічно перетворюються з утворенням більш токсичних речовин, розрахунки проводять з врахуванням утворення нових сполук;

4) особливо оговорені приземні разові концентрації шкідливих речовин для територій санітарних зон курортів, в місцях розташування санаторіїв і будинків відпочинку, а також міст з чисельністю населення понад 200 тис. чол.;

5) розраховані концентрації шкідливих домішок відносяться до встановлених умов розповсюдження домішок над рівниною або слабо- викривленої місцевості з перепадом висот, який не перевищує 50 м на І км в радіусі 50 висот викиду (труби);

6) необхідно остерігатись будівництва підприємств із значною кількістю викидів шкідливих речовин на ділянках, на яких проходить тривалий застій домішок при поєднай лі слабких вітрів з температурною інверсією;

7) слід враховувати температуру викиду.

Розрахунок розсіювання викидів від одиночного джерела забруднення (як і для ряду джерел) проводять в кілька стадій.

Розрахунок величини максимальної приземної концентрації См для викиду нагрітої газоповітряної суміші від одиночного джерела з коловидним устям на відстані Хм від джерела проводять за формулою:

AxMxFxmxn є д/ ~ і — > де

Н х tjv х AT

А - коефіцієнт, що залежить від температурної стратифікації атмосфери, який визначає умови горизонтального розсіювання шкідливих речовин в атмосфері, С2/3х°С; М - кількість шкідливих викидів, що викидаються -в атмосферу, г/с (наближено - ГДВ); F - безрозмірний коефіцієнт, який враховує швидкість осадження речовин в атмосфері; т і п - безрозмірні коефіцієнти, які враховують умови виходу газоповітряної суміші із устя джерела викиду; Н - висота джерела викиду над рівнем моря, м; V - об’ємні витрати газоповітряної суміші, м3/с; ЛТ - різниця між температурою викиду і температурою довкілля, °С.

Об’ємні витрати газоповітряної суміші (V) визначають за формулою:

ttxD2

V х (о0, де

4

D - діаметр устя джерела викиду, м; а>о - середня швидкість виходу газоповітряної суміші із устя джерела викиду, м/с.

Коефіцієнт А є табличною величиною, яка обирається для несприятливих метеорологічних умов, за яких концентрації шкідливих речовин в приземному шарі атмосфери від джерела викиду сягає максимальних значень і, для різних регіонів, має такі значення:

- для України, Уралу, середнього Поволжя - 160;

- для центральної частини Європейської частини Росії - 120;

- для Казахстану, Кавказу, Молдови - 200;

- для субтропічних зон Середньої Азії - 240.

Величини М і V визначають розрахунковим способом або приймають у відповідності з діючими для даного підприємства нормативами.

Величина безрозмірного коефіцієнту F приймається:

1.0 - для газоподібних речовин і дрібнодисперсних аерозолів (пил, попіл тощо) швидкість осідання яких наближається до нуля (< 3,0-5,0 см/с);

2.0 - для пилу і попелу, якщо середній експлуатаційний коефіцієнт очистки не менше 90%;

2,5 - те ж саме, якщо від 75 до 90%;

3.0 - те ж саме, якщо менше 75%.

Безрозмірні коефіцієнти т і п, які визначають умови виходу газоповітряної суміші із джерела, визначають за формулами:

1 , ®ох1) ,«з т =----------------------- = /=, де / = —у хЮ .

0,67 + ОД х 77 + 0,34^/7 Н х АТ

Величину п вираховують в залежності від величини Ут, яку розраховують за.формулою:

>´-=0´65хіЩг

За величиною Ут приймають значення п за таких умов: при Ут<0,3 и=3;

при 0,3<Ут<2 и = 3-т](Ут -0,3)х(4,36-Ут);

при Ут>2 /7=1.

Величина максимальної приземної концентрації шкідливих речовин См за несприятливих метеорологічних умов досягається на осі факелу викиду (за напрямком середнього вітру) на відстані Хи від джерела викиду:

Хм = сіуН за умови, що Б<2, де ^-безрозмірна величина, що встановлюється за формулами:

сі = 4,95Ут X (1 + 0,28 х і[Г ) при Ут<2;

* = ^ х 0 + 0,28 х 77) при Ут>2.

5-і7

Якщо Б>2, тоді X м - —-— хеїхН.

Величина небезпечної швидкості вітру ІІМ (м/с) на рівні флюгера (10 м над рівнем землі), при якій має місце найбільше значення величини приземної концентрації шкідливих речовин, визначають за умов:

им = 0,5 Ут при Ут < 0,5; им = Ут при 0,5 <Ут< 2; иитх(і + 0,12л/7)приКпІ>2.

Максимальну величину приземної концентрації шкідливих речовин Смі за несприятливих метеорологічних умов і швидкості вітру и, яка відрізняється від небезпечної им, знаходять за формулою Смі = тхСм, де т - безрозмірна величина, яка визначається в залежності від відношення и/им за формулами:

Ґ и л3

и

т = 0,67 х------- +1,67 х

и

при и/им < 1;


Відстань від джерела викиду ХМ], на якій досягається Сш вираховують за формулою: ХМі = р*Хм, де р - безрозмірна величина, що розраховується за формулами:

р = 3 при и/им < 0,25;

и

+ 0,68 при 0,25<и/им< 1;

и

м

и

р = 0,32 х 1- 0,68 при и/им > 1.

Максимальну приземну концентрацію шкідливих речовин в атмосфері См на відстані Хм від джерела холодного викиду знаходять за формулою:

АхМ хрхп

см=-

н

Для холодного викиду, величину Ут розраховують за формулою: , коефіцієнт К вираховують за формулою:

я

к Р ^

8хГ 7,1 х7<у0 х V

Всі інші величини розраховують за формулами, які наведені для розрахунку розсіювання нагрітої газоповітряної суміші.

Граничнодопустимий нагрітий викид шкідливої речовини в атмосферу (г/с) із одиночного джерела (труби), за якого її концентрація в приземному шарі не перевищить ГДК, розраховують за формулою:

ПГТГ) ГДКхН2 хІУхАТ

1ДВ = —-— , де

Ахг хтхпхг/

і) - безрозмірний коефіцієнт, що враховує вплив рельєфу місцевості на розсіювання домішок.

! Слід зазначити, що у формулі розрахунку ГДВ підставляють величину ГДК тільки в тому випадку, коли фонова концентрація забруднювальних повітря речовин наближається до нуля, в іншому - використовують величину (ГДК-Сф). При цьому формула набуває вигляду:

(ГДК -С,)х Н2 х!у х АГ

гдв Жта .

АхГхтхпхт]

При цьому, концентрація шкідливої речовини у викидах біля устя джерела (г/м3) не повинна перевищувати Смт, яка розраховується за формулою:

^ ГДВ „ ГДКхН2 Смт ~ т/ а^° Смт ~ , г

V АхГхщхп

Граничнодопустимий холодний викид (г/с) шкідливої речовини визначають за формулою:

ГТТО 8 хГДКхНхУхі/н

І Дії = .

AxFx.nxDx.jj

Максимальну (допустиму) концентрацію шкідливої речовини при виході із джерела в атмосферу розраховують за формулою:

8х ГДК хН х[н

С

МТ Л с

АхЬхтхп


Якщо в радіусі п’ятдесяти висот викиду (Я) від джерела перепад відміток місцевості не перевищує 50 м на 1 км, величину коефіцієнту і) приймають рівну за одиницю. В інших випадках поправка на рельєф встановлюється на підставі картографічного матеріалу, який висвітлює рельєф місцевості в радіусі п’ятдесяти висот викиду, але не менше ніж

2 км.

Якщо в районі розташування джерела викидів можна виявити окремі ізольовані перепони, які витягнені в одному напрямку (балки, виступи, гребені тощо), то значення коефіцієнту ц розраховують наступним чином:

х(^, - і)’де

Vа» У

г)т - величина, значення якої знаходять за даними табл. 2.6. в залежності від форм рельєфу, поперечні перетини яких показано на рис. 2.З., і безрозмірних величин п, = Я / Ь0 та /ь = а0 / Ь0, де п, визначається з точністю до десятих, а п2 - з точністю до цілих. Значення функції <рі(хо/с(о) визначають за відповідним графіком на рис. 2.3, якщо перетин розташований над поперечними перетинами вказаної форми рельєфу, а якщо джерело розташоване на верхньому плато виступу, то за аргумент функції <рі приймають Хо/а0.

Якщо перепона являє собою пасма (балки), витягнені в одному напрямку, то параметри Ь0 та а0 визначаються для поперечного перетину, перпендикулярно цьому напрямку. Якщо перепона являє собою окремі пагорби або впадини, то Ь0 обирається таким, що відповідає максимальній (або мінімальній) відмітці перепони, а п2 - максимальній крутизні схилу, зверненого до джерела.

Таблиця 2.6.

11,

п2

6-9 | 10-15 | 16-20

6-9

10-15 | 16-20

6-9 | 10-15 | 16-20

Балка (впадина)

Виступ

Гребінь (пагорб)

<0,5

2,0

1,6

1,3

1,8

1,5

1,2

1,5

1,4

1,2

0,6-1,0

1,6

1,5

1,2

1,5

1,3

1,2

1,4

1,3

1,2

>1,0

1,5

1,4

1,1

1,4

1,2

1,1

1,3

1,2

1,0

У випадку, якщо джерело викиду потрапляє в зону впливу декількох ізольованих перепон, слід визначати коефіцієнти поправок для кожної окремої перепони і використати максимальні. Якщо перепони мають надвелику крутизну (п2<5), то поправку ц на рельєф встановлюють географічною обсервацією.

Рис. 2.3. Форма поперечного перетину рельєфу та вид функції.

Мінімальну висоту одиночного джерела викидів (труби) Н, при якій значення См не перевищує значення ГДК, вираховують при холодних і нагрітих викидах за формулою:

^АхМхГхО^"

Н =

8 х К х ГДК

Часто виникає необхідність уточнення висоти викиду (Н). Якщо при цьому:

Н <сопх , то це значення є точним.

0 V Д Т

Якщо Н > со0х л Гд" >то використовують формулу:

АхМхР

Н

ГДК х ІУ х АГ ´

Подібним чином (математичним апаратом) розраховують вплив кількох джерел забруднення на стан приземного шару повітря в залежності від температури викиду та інших зазначених параметрів. Цей спосіб попередження забруднення атмосферного повітря є самим простим, проте не може бути пріоритетним, адже забруднювальні речовини потраплять в атмосферу.

Консервація та ізоляція джерел забруднення. Консервація або ізоляція використовується як тимчасовий метод усунення впливу джерела забруднення на екологічний стан атмосферного повітря. Консервація або ізоляція джерел забруднення передбачає усунення впливу цих джерел на стан повітря, зокрема припинення викидів забруднювальних речовин, проте ці заходи є тимчасовими і ненадійними. Так чи інакше, вирішення проблеми відкладається на інший термін, тому ці методи використовуються відносно рідко. Як правило, спонукає до використання методів консервації та ізоляції джерел забруднення атмосферного повітря недостатність коштів для більш радикального вирішення проблеми забруднення повітря. Слід зазначити, що підтримання джерел в консервованому стані вимагає коштів на підтримання ефективної консервації або ізоляції, тому перевагу віддають або методам очистки викидів в атмосферу, або створенню безвідходних технологій.

Очистка викидів в атмосферу. Очистка викидів в атмосферу є достатньо дійовим засобом попередження забруднення атмосферного повітря. Проведення ефективної очистки дозволяє не тільки вирішити проблему забруднення повітря, але і повернути у виробничий цикл корисні компоненти, які зазвичай викидались в атмосферне повітря. При цьому досягається як екологічний, так і економічний ефект.

Розробками і впровадженням методів очистки промислових та інших газів від забруднювальних атмосферу речовин займається така наука як “Техноекологія”, яка також визначає способи та засоби досягнення екологічно розумного компромісу між людиною і природою. Техноекологія несе відповідальність за розумний розвиток науки і техніки в екологічно оптимальному розумінні. Вирішення такого завдання можливе тільки з позицій системного підходу, який реалізує комплексність рішень у всіх сферах виробництва.

Очистку викидів в атмосферу проводять, як правило, в кілька етапів. Першим етапом є видалення пилу із очищувальних газів і для цього використовують механічні та гідравлічні знепилюючі пристрої, механічні фільтри та електрофільтри. Ці засоби дозволяють ефективно видаляти пил із газового потоку, а вибір пристроїв диктується рядом факторів, зокрема об’ємом очищувальних газів та концентрацією в них пилу, дисперсністю пилу, необхідного ступеня знепилення газів, температурою відхідних газів та періодичністю їх утворення тощо.

Другою стадією очистки викидів в атмосферу є вловлювання газоподібних викидів, наприклад, 802, ІЧО+ЖЬ, Н?.8, СО, С02, галогенів та їх сполук тощо. Для вловлювання і рекуперації цих компонентів із газових сумішей використовують метод абсорбції, тобто поглинання компонентів рідинами з утворенням розчинів, метод адсорбції, тобто поглинання компонентів активною поверхнею твердих тіл, метод хімічних реакцій або хемосорбції, тобто поглинання компонентів внаслідок хімічних перетворень, каталітичні методи, що базуються на перетворені шкідливих речовин в нешкідливі внаслідок каталітичних реакцій та термічні методи, які базуються на спалювання забруднювальних речовин, в тому числі факельне спалювання. Перші три методи дозволяють проводити рекуперацію вловлюваних речовин з одержанням товарних продуктів, а при каталітичному та термічному знешкоджені забруднювальних речовин, це неможливо.

Вибір методу очистки газів від газоподібних речовин залежить від ряду факторів, зокрема природи забруднювальних речовин та їх концентрації в очищувальному газі, об’єму очищувальних газів тощо.

Третім етапом очистки викидів в атмосферу є видалення крапельної рідини, для чого використовують гравітаційні, інерційні, дифузійні, електричні та відцентрові пристрої. Іноді другий і третій етапи очистки викидів можуть чергуватись. Це залежить від властивостей забруднювальних речовин.

Така послідовна очистка газів дозволяє ефективно видаляти з них забруднювальні речовини і проводити з їх рекуперацією, а попереднє знепилення газів дозволяє ефективно вловлювати газоподібні компоненти. Вловлювання крапельної рідини необхідне для зменшення корозії оточуючих споруд особливо, якщо викиди містять кислотні компоненти, та запобігання зміни вологового режиму прилеглих територій. На основі цих уявлень, загальна схема очистки викидів в атмосферу може бути представлена на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Загальна схема очистки викидів в атмосферу.


Створення мало- і безвідходних технологій. Це самий надійний спосіб запобігання забруднення атмосферного повітря. Він базується на комплексному використанні природних ресурсів в процесі виробництва і при цьому максимально раціонально використовуються енергетичний і хімічний потенціал цих ресурсів. Створення безвідходних технологій передбачає повне усунення впливу виробництва на довкілля в цілому і атмосферу зокрема, але слід зауважити, що це вимагає проведення надійної екологічної експертизи проектів. Крім того, слід вживати попереджувальні заходи по захисту об’єктів довкілля на випадок можливих аварійних ситуацій.

Створення мало- і безвідходних технологій вимагає значних капіталовкладень, тому, в більшості випадків, є пріоритетом майбутнього розвитку виробництва.

Серед всіх викладених методів попередження забруднення атмосферного повітря найбільш часто використовують розсіювання в атмосфері забруднювальних речовин та очистку викидів. Очистка викидів та створення безвідходних технологій дозволять в майбутньому вирішити проблему забруднення атмосфери.

Опанувавши дану, тему дайте відповіді на такі питання:

  1. Покажіть роль атмосфери як захисного шару Землі та як середовища існування живих організмів.
  2. Охарактеризуйте будову атмосфери та хімічний склад її приземного шару. Покажіть роль основних складових повітря для процесів в біосфері.
  3. В чому полягає загроза забруднення атмосферного повітря? Охарактеризуйте компенсаційні можливості атмосфери.
  4. Покажіть особливості природного і антропогенного впливу на атмосферу.
  5. Проведіть класифікацію забруднювальних атмосферу речовин. Охарактеризуйте енергетичне забруднення.
  6. Дайте оцінку критеріям нормування якості повітря та критеріям антропогенного навантаження на повітряне середовище.
  7. В чому полягає комплексна оцінка впливу забруднювальних атмосферу речовин на живі організми?
  8. Охарактеризуйте сучасні масштаби забруднення атмосфери та викликані ним зміни.
  9. Покажіть сучасні підходи до проблеми “Парникового ефекту” та шляхи її вирішення.
  10. Дайте оцінку проблемі “Атмосферного озону” та шляхам її вирішення.
  11. Охарактеризуйте проблему “Фотохімічного смогу” як сучасну проблему великих міст.
  12. В чому полягає проблема “Кислотних дощів”? Покажіть основні передумови цього явища та шляхи трансформації речовин в атмосфері.
  13. Охарактеризуйте хімічний склад “Кислотних дощів” та джерел викидів, які зумовлюють їх утворення.
  14. В чому проявляється вплив “Кислотних дощів” на рослинний світ та ґрунти?
  15. Дайте оцінку особливостей впливу “Кислотних дощів” на природні водні системи.
  16. В чому проявляється небезпека впливу “Кислотних дощів” та їх попередників на тваринні організми?
  17. Покажіть особливості впливу “Кислотних дощів” на матеріали і споруди.
  18. Дайте оцінку загальних методів попередження забруднення атмосфери. Покажіть пріоритетність сучасних напрямків.
  19. Покажіть основні заходи, які необхідно реалізувати, при організації розсіювання забруднювальних атмосферу речовин.
  20. Охарактеризуйте загальну схему очистки викидів в атмосферу і покажіть переваги цього напрямку діяльності.

загрузка...