Класифікація забруднюючих природне середовище речовин - студопедія

Забруднюють атмосферу речовини по їх впливу на організм людини поділяються на фізичні і хімічні. До фізичних відносяться: а) радіоактивні елементи, що є джерелом іонізуючої радіації; б) теплове забруднення (підвищення температури); в) шуми і низькочастотні вібрації (інфразвук); до хімічних - а) газоподібні похідні вуглецю і рідкі вуглеводні; б) миючі засоби, в) пластмаси: г) пестициди та інші синтетичні речовини; д) похідні сірки; е) похідні азоту; ж) важкі метали; з) сполуки фтору; і) тверді домішки; к) органічні речовини.

За умовами освіти все речовини, що забруднюють атмосферу, діляться на домішки природного і штучного (антропогенного) походження.

Домішки антропогенного походження утворюються насамперед у процесі спалювання викопного палива (в двигунах внутрішнього згоряння, на теплових електростанціях, в опалювальних системах), а також при спалюванні промислових і побутових відходів, ядерних вибухів і ін.

При спалюванні всіх видів палива утворюються і потім надходять в атмосферу водяна пара і діоксид вуглецю, які містяться в атмосфері в природних умовах і не роблять шкідливого впливу на людину. З цієї причини дані гази не відносяться до забруднюючих атмосферу речовин, хоча на їх частку припадає більша частина всіх викидів антропогенного походження.

Залежно від ступеня впливу на організм людини все домішки діляться на 4 класи небезпеки:

- 1 клас - надзвичайно небезпечні (ГДК<0,1 мг/м 3 );

- 2 клас - високонебезпечні (0,1≤ПДК≤1 мг / м 3);

- 3 клас - помірнонебезпечні (1≤ПДК≤10 мг / м 3);

- 4 клас - малонебезпечні (ГДК> 10 мг / м 3).

Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні. надходять безпосередньо в атмосферу, і вторинні. що є результатом перетворення останніх.

Так, що надходить в атмосферу сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. Подібним чином, в результаті хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери, утворюються інші вторинні ознаки.

Основні забруднюючі речовини атмосфери - оксид вуглецю. Сірчистий ангідрид SO2. Сірчаний ангідрид SO3. Сірководень і сірковуглець. Оксиди азоту. Сполуки фтору. Сполуки хлору. Вуглеводні. Тверді частинки.

Розглянемо найбільш масштабні забруднювачі:

а) оксиди азоту. Азот утворює шість сполук з киснем: N2 О, NO, N2 О3. NO2. N2 О4. N2 ПРО5. Як забруднювачі атмосфери мають значення лише NO і NO2.

В атмосферу викидається в основному діоксид азоту NО2 - газ бурого кольору, з гострим запахом, отруйний, дратівливо діючий на органи дихання, легені, що вражає серце. Оксид азоту NO (II) - безбарвний газ без запаху, негорючий, слабо розчинний у воді, має безпосередній вплив на центральну нервову систему.

Суміш оксидів азоту так само небезпечна, як і індивідуальних NO і NО2. особливо в містах, де вони, взаємодіючи з вуглеводнями вихлопних газів, утворюють фотохімічний туман - зміг. Їх дія починається з легкого кашлю, який посилюється при підвищенні концентрації NOX і супроводжується блювотою, іноді головним болем. Шкідлива дія NOX засноване на контакті його з вологою поверхнею слизової оболонки, що призводить до утворення азотної і азотистої кислот і, як наслідок, до поразки внутрішніх органів, зокрема набряку легенів.

Джерела сполук азоту можуть бути як природними, так і антропогенними. Розглянемо найбільш важливі джерела:

1.Почвенно емісія оксидів азоту. В процесі діяльності живуть в грунті бактерій з нітратів вивільняються оксиди азоту.

2.Грозовие розряди. Під час електричних розрядів в атмосфері через дуже високу температуру і переходу в полум'яне стан молекулярні азот і кисень в повітрі з'єднуються в оксиди азоту.

3.Гореніе біомаси. Це джерело може бути як природним, так і штучним. Найбільша кількість біомаси згорає в результаті випалювання лісу (з метою отримання виробничих площ) і пожеж.

б) сполуки сірки. Діоксид сірки SO2 - безбарвний газ з різким, задушливим запахом. Уже в малих концентраціях він створює неприємний кислуватий смак у роті, дратує слизові оболонки очей і дихальні шляхи. При тривалому впливі сірчистого ангідриду розвиваються бронхіти, хронічні гастрити і інші захворювання, включаючи рак легенів.

Існують чотири основних джерела забруднення навколишнього середовища сполуками сірки:

1.Процесси руйнування біосфери. За допомогою анаеробних (діючих без участі кисню) мікроорганізмів відбуваються різні процеси руйнування органічних речовин. Завдяки цьому міститься в них сірка утворює газоподібні сполуки. Найбільш важливими джерелами цих газів є болота і деякі грунту, що містять велику кількість органічних речовин.

2.Вулканіческая діяльність. При виверженні вулкана в атмосферу поряд з великою кількістю двоокису сірки потрапляють сірководень, сульфати і елементарна сірка.

3.Поверхность океанів. Після випаровування крапель води, що надходять в атмосферу з поверхні океанів, залишається морська сіль, що містить сполуки сірки - сульфати.

4.Техногенние джерела виділення сірчистого ангідриду численні: спалювання всіх видів палива, як правило, включають домішки сірки, чорна та кольорова металургія, цементні заводи, хімічна промисловість, виробництво целюлози і синтетичних волокон.

Сірководень H2 S - безбарвний газ із запахом тухлих яєць, утворює сірководневу кислоту з відносно слабкими кислотними властивостями. Газ вражає нервову систему, діє на дихальні шляхи і очі з можливими гострим і хронічним отруєннями. Наслідки перенесеного гострого отруєння - паралічі, хронічний менінгіт, шлунково-кишкові захворювання і запалення легенів.

в) галогени. З групи галогенів (хлор, фтор, бром, йод) з'єднання перших двох елементів найбільш масштабні за обсягом промислового виробництва.

Хлор Cl - газ жовто-зеленого кольору з різким запахом, утворює хлорне воду. Вдихання хлору викликає подразнення дихальних шляхів і при великих кількостях призводить до летального результату через гальмування дихальних центрів.

Джерела викиду хлору: титаномагнієвий заводи, ділянки травлення гальванічних виробництв, випуск соляної кислоти, пестицидів, органічних барвників, хлорного вапна і соди.

Хлористий водень НС1 - безбарвний газ з різким запахом, одне з найважливіших сполук хлору, близьке до нього по токсичними властивостями. Газ чудово розчиняється в воді, утворюючи соляну кислоту.

При вдиханні хлористий водень подразнює дихальні шляхи і викликає задуху. При хронічному отруєнні їм спостерігають катар верхніх дихальних шляхів, руйнування зубів, шлунково-кишкові розлади і запальні захворювання шкіри.

Фтор F - зеленувато-жовтий газ з сильним запахом, найактивніший окислювач. При зіткненні зі шкірою викликає термічні опіки, подразнює очі і ніс.

Фтористий водень HF - безбарвний газ, розчиняється у воді з утворенням дуже сильною плавикової кислоти, яка роз'їдає скло. Симптоми гострого і хронічного отруєння: носові кровотечі, сухий задушливий кашель, бронхіти і втрата голосу;

г) оксиди вуглецю. Оксиди вуглецю представлені двома формами: монооксидом СО і діоксидом СО2. У техногенних процесах вони утворюються як продукти неповного (СО) і повного (СО2) згоряння вуглець палив.

Монооксид вуглецю - безбарвний газ без запаху і смаку, впливає на нервову і серцево-судинну системи, викликає задуху. Останнє обумовлено тим, що він зв'язує гемоглобін крові, відповідальний за постачання організму киснем. При хронічному отруєнні відзначаються аритмія, почастішання пульсу, нестійке кров'яний тиск, стенокардія. Токсичність монооксиду вуглецю зростає при наявності в повітрі оксидів азоту (ефект сумації). В цьому випадку нормативи ГДК для СО в повітрі необхідно знижувати в 1,5 рази.

д) углеводороди.Основним природним джерелом вуглеводнів є рослини (на їх частку припадає близько 1 Гт на рік), а антропогенним - автотранспорт (двигуни внутрішнього згоряння і паливні баки автомобілів). При неповному згорянні відбувається до того ж освіту (синтез) небезпечних канцерогенних циклічних вуглеводнів. Особливо багато канцерогенних (що викликають рак легенів) вуглеводнів міститься в гудронах і сажі, що викидаються дизельними двигунами і опалювальними системами. Хоча шляхом гарної регулювання двигуна і вмілого управління автомобілем можна домогтися деякого зниження викидів, дизельний двигун займає одне з перших місць серед джерел забруднення атмосфери канцерогенними речовинами.

Назвемо ще акролеин - дуже токсична і подразнюючу речовину, яка надходить в атмосферу не тільки в районах заводів, які виробляють його, а й разом з вихлопними газами, що містять продукти неповного згоряння палива.

е) тверді аерозолі. Як і в разі газоподібних забруднюючих речовин до аерозолів природного походження - твердим і рідким часткам, зваженим в повітрі, додалося значна кількість аерозолів антропогенного походження.

Розмір (радіус) твердих частинок, які спостерігаються в атмосфері, коливається в широких межах: від тисячних і сотих часток, до декількох десятків мікрометрів (при пилових бурях розміри частинок, які переносяться вітром, збільшуються до 100 мкм і більше). Залежно від розміру аерозольні частинки ділять на три класи: дрібні або мікроскопічні (тонкодисперсні), радіусом r<0,1 мкм, средние (среднедисперсные), г= 0,1–1 мкм и крупные (грубодисперсные), г>1 мкм. Серед тонкодисперсних аерозолів виділяють групу частинок, що володіють гігроскопічними властивостями. Ці частинки називають ядрами конденсації (вони служать зародками крапель хмар і туманів). Нерідко дрібні частинки несуть на собі позитивний або негативний заряд електрики. У цьому випадку вони звуться іонів (легких або важких).

За фізико-хімічними властивостями аерозолі ділять на: пил і сажу (тверді частинки), дим (сильно обводнені частки) і краплі (туману, хмар, опадів). За формою частинки аерозолю прийнято ділити на: а) сферичні, б) ізометричні (правильні багатогранники), в) пластинки (протяжність в двох вимірах значно більше, ніж в третьому), г) голки, волокна, призми, д) складні агрегати (довгі ланцюжка з відгалуженнями, зірочки).

Твердий вуглець - це різного виду сажа, радіус частинок якої в момент утворення близький до 0,003-0,005 мкм, а концентрація дуже мінлива - від 1 мкг / м 3 в особливо чистих районах до 10-30 мкг / м 3 в сильно задимлених. Незабаром після утворення частки сажі об'єднуються в пластівці радіусом в декілька сотих мікрометра, захоплюються частинками іншої природи (наприклад, краплями опадів) і видаляються з атмосфери через інтервали часу, що коливаються від кількох десятків годин до 1-2 тижнів. Загальна маса сажі в атмосфері оцінюється приблизно в 5 Мт, а швидкість надходження - близько 500 Мт / рік.

Роль сажі в атмосфері визначається не тільки шкідливим впливом на людину, перш за все на органи дихання, але й тим, що з усіх складових аерозолю сажа найбільш сильно поглинає сонячну і земну радіацію в широкому діапазоні довжин хвиль (від 0,25 до 13 мкм) і тим самим може робити істотний вплив на термічний режим атмосфери і земної поверхні. Оцінки показують, що якби частинки сажі осідали рівномірно, то земна поверхня покрилася б шаром сажі завтовшки до 1 мкм. Насправді основна маса сажі вимивається випадають на землю опадами.

У зв'язку зі збільшенням антропогенних викидів сульфатів в останні десятиліття помітно зросла їх біологічна активність, що супроводжується отруєнням рослинності і тваринного світу (це так звані кислотні дощі).

Найменш активна (щодо поглинання радіації і впливу на клімат) органічна складова аерозолю. Вхідні в його склад численні органічні сполуки мають сильними смугами поглинання, які, однак, перекриваються смугами поглинання водяної пари або знаходяться в області спектра з дуже малою інтенсивністю випромінювання.

Внесок антропогенних викидів в загальний баланс аерозолю істотний для всіх його складових (для твердого вуглецю він переважає над природним, для сульфатів і органічної речовини становить приблизно 25% природного) і з часом продовжує збільшуватися.

Важливим джерелом забруднення атмосфери є промисловість, пов'язана з видобутком і використанням будівельних матеріалів (дроблення порід в кар'єрах, виготовлення цементу і ін.). У пилу, що осідає поблизу індустріальних центрів, можна знайти чимало різних мінералів: кварц, кальцит, гіпс, польовий шпат, азбест (останній навіть при концентрації, значно менше концентрації інших мінералів, викликає необоротне пошкодження легенів). Пил в повітрі індустріальних районів включає в середньому 20% оксиду заліза, 15% силікатів і 5% сажі. До цього слід додати оксиди металлоидов (марганець, ванадій, молібден, миш'як, сурма і особливо токсичні селен і телур), а також фториди.