При сгорании топлива возникают следующие экологические проблемы: При сгорании топлива возникают следующие экологические проблемы

Экологические проблемы городов: причины, пути решения | Трасском

В статье рассказывается:

1. Суть экологических проблем городов
2. Общие экологические проблемы городов мира
3. Природно-ландшафтные проблемы экологии городов
4. Антропогенные проблемы экологии в городах
5. Главные причины экологических загрязнений в городе
6. Последствия экологических проблем городов России
7. Возможные пути решения экологических проблем городов
8. Совершенствование ДВС для решения экологических проблем города
9. Электромобили как решение загрязнения воздуха в городе
10. Загрязнение воздушного бассейна, тормозящее разработки в решении экологических проблем

Экологические проблемы городов – это целый пласт трудноразрешимых компромиссов. Любой мегаполис, как организм, всегда стремится к повышению комфорта населяющих его жителей. Но именно эти стремления приводят к бесконтрольному ухудшению качества окружающей среды: воды, флоры и фауны, ландшафта.

Однако чаще всего, когда упоминают о плохой экологической обстановке в городе, имеется ввиду загрязняемый выхлопами и промышленными выбросами воздух. Челябинск, Норильск – яркие примеры экологической катастрофы в России. Из нашего материала вы узнаете, какие экологические проблемы преследуют мегаполисы и как с ними можно бороться.

Суть экологических проблем городов

Жизнь современных городов нельзя представить без кипучей деятельности человека. Люди не просто влияют на состояние окружающей среды, а активно вносят в нее коррективы. Непродуманные действия нередко становятся причиной нарушения экологического равновесия, на восстановление которого приходится затрачивать немало сил и средств.

Экологические проблемы для жителей городов стали неотъемлемой частью существования, и рано или поздно они вырастают настолько, что требуют незамедлительного решения.

Городская среда существенно отличается от естественной:

• жизнь большого количества людей сосредоточена на ограниченной площади;
• природный ландшафт изменен и приспособлен под нужды человека;
• на территории размещены производственные предприятия и различные коммуникационные системы.

Суть экологических проблем городов

Со временем города разрастаются, и на их территории формируется искусственная среда. В погоне за комфортом и удобством люди все больше отдаляются от природы. Но постепенно все то, что они создали для собственного блага, обрушивает на них глыбу экологических проблем, свойственных крупным городам, расположенным в любой точке мира.

Активная жизнедеятельность человека постепенно становится непосильной нагрузкой для окружающей среды. Процессы самоочищения, происходящие в природе, не успевают за темпами загрязнения, а при нехватке средств на реализацию экологических мероприятий приводят к масштабным экологическим проблемам. Особенно остро они ощущаются в развивающихся странах, где отмечается очень высокий уровень содержания вредных веществ в атмосфере, плохое качество воды, повышенный уровень шума и т. д.

В развитых странах задачи охраны окружающей среды решаются на более высоком уровне. С каждым годом уменьшается количество проблем, возникающих на фоне ведения промышленной деятельности и развития базовой инфраструктуры. Однако говорить о том, что ситуацию можно считать благополучной, пока не приходится — нерешенными остаются такие проблемы, как утилизация отходов и минимизация вреда от все увеличивающегося количества транспорта.

Отходы, вредные выбросы в атмосферу и загрязнение вод являются на данный момент главными планетарными экологическими проблемами, окончательно решить которые пока не смогли ни в одном регионе мира. Среди экологических проблем больших городов следует отметить и такую своеобразную форму загрязнения окружающей среды, как шум.

Использование для нужд городского населения гидроресурсов также становится причиной негативного воздействия на природу: ухудшается качество воды, снижается доступность водных сред обитания. Если говорить конкретнее, то на повестке дня остро стоят следующие проблемы:

• Потребление воды в промышленных целях и для обеспечения потребностей жителей ведет к снижению качества грунтовых вод.
• Промышленные стоки и отходы вызывают загрязнение водоемов, которые со временем становятся непригодными для жизни их обитателей и использования людьми.

Затраты воды, энергии, различных видов сырья для обеспечения потребностей жителей городов, огромное количество отходов, сопровождающих процессы производства и потребления, не могут не отражаться на состоянии экологии.

Общие экологические проблемы городов мира

Около 40 % жителей Земли живет сегодня в городах. С 1939 по 1979 год количество жителей крупных городов увеличилось в 4 раза. Средние города стали больше второе, а малые вдвое. В среднем рост городского населения в соотношении с ростом населения мира происходит в полтора и даже в два раза быстрее.

Процесс урбанизации в некоторых странах можно назвать стихийным. Так, под воздействием социально-экономических факторов сегодня в Германии в городах живет 90 % жителей, в Аргентине и Швеции — 83 %, в Уругвае — 82 %, в США — 80 %, в Японии —76 %, в Австралии — 75 %.

Сегодня в мире не только много крупных городов, но и таких, где численность населения составляет миллионы. Крупнейшими городскими агломерациями являются Токио-Иокогама, Дели, Шанхай, Нью-Йорк, Москва.

Общие экологические проблемы городов мира

Здесь скорость круговорота вещества и энергии значительно выше, чем в небольших городах и сельской местности. Учитывая, что средняя плотность естественного потока энергии Земли 180 Вт/м2 и доля антропогенной энергии в нем составляет 0.1 Вт/м2, то в городах этот показатель может достигать от 30–40 до 150 Вт/м2.

Говоря о том, какие экологические проблемы характерны для городов, в первую очередь отметим степень загазованности атмосферы. Воздух здесь содержит в 25 раз больше газов и в 10 раз больше аэрозолей, чем в сельской местности. Это происходит из-за того, что по городским дорогам ежедневно передвигается огромный поток автомобильного транспорта, выхлопные газы которого дают 60–70 % загрязнения.

Над городскими территориями активнее идет процесс конденсации влаги, в результате чего количество осадков здесь больше на 5–10 %. Явления, происходящие в атмосфере над крупными городами, препятствуют процессу ее самоочищения — потоки солнечной радиации оказываются ниже на 10–20 %.

Поскольку воздух над городами отличается малой подвижностью, то в атмосферных слоях на уровне 250–400 м нередко формируются тепловые аномалии. Разница температур может составлять 5–6 °С. Это вызывает температурные инверсии, результатом которых являются туманы и смог.

К категории острых экологических проблем больших городов можно отнести дефицит водных ресурсов. Потребление воды на одного человека здесь десятикратно превышает показатели для жителя сельской местности. Соответственно, и объем сточных вод в городах значительно выше. В результате водоносные горизонты на территории городов быстро истощаются, близлежащие водоемы стремительно загрязняются, и воду для жителей приходится доставлять из удаленных источников.

Конечно, на городских территориях имеются рекреационные зоны. Но учитывая, что по большей части почвенный покров на месте расположения городов практически уничтожен и находится под сетью дорог, тротуаров, жилых и промышленных построек, лесопарковые зоны, скверы, дворы подвержены водной и ветровой эрозии, нередко захламлены бытовыми отходами и содержат в почве большое количество вредных веществ.

Попытки искусственного озеленения не всегда дают хорошие результаты. Структура антропогенных фитоценозов часто не совпадает с зональными и региональными типам естественной растительности. Зеленые насаждения вынуждены развиваться в условиях, которые требуют постоянного внимания со стороны человека. При отсутствии поддержки многие растения не приживаются, так как не могут расти при наличии сильного угнетения.

Природно-ландшафтные проблемы экологии городов

Принимая решение об изменении природного ландшафта на территории города, человек исходит из разных обстоятельств. Например, он может целенаправленно перенести русло реки, так как это позволит решить ему определенные задачи, проложить траншею, в которой будут размещены тепловые сети, сравнять с землей холм, мешающий застройке. Некоторые изменения ландшафта могут произойти и без вмешательства человека, под воздействием загрязнения воздуха, изменения климата и т. д.

1. Уничтожение человеком флоры и фауны

В процессе освоения территории для строительства городов вырубаются леса, уничтожается естественная природная растительность. Даже на свободных участках почвы не допускается произрастание лугового разнотравья. Ведется активная борьба с полынью, амарантом, репейником и другими сорными травами. На их месте высевается специальный газон, требующий регулярного внимания со стороны человека.

Природно-ландшафтные проблемы экологии городов

Если в городе не предусмотрели возможность оставить участок леса, то все представители животного мира, включая белок и лесных птиц, покидают места своего прежнего обитания. Они вынуждены мигрировать в поисках подходящей для жизни территории, которая будет расположена далеко от жилых массивов и промышленных предприятий.

Иногда город оказывается на пути миграции диких животных. Столкнувшись с непреодолимым антропогенным препятствием, они нередко погибают. В результате массовой гибели может сократиться численность определенного вида, что повлечет за собой нарушение баланса экосистемы, существующей в границах огромной территории.

Обилие городских свалок, напротив, приводит к увеличению численности ворон в городах. Гораздо больше здесь становится галок, воробьев, сизых голубей, которые также нередко питаются бытовыми отходами, а также подкармливаются горожанами.

Одной из очевидных экологических проблем крупных городов можно назвать наличие благоприятной среды для размножения мышей и крыс, соседство с которыми несет угрозу для здоровья людей.

2. Новый характер циркуляции атмосферы

Ошибки, допущенные в ходе высотной застройки, и наличие очень узких промежутков между строениями способствует усилению порывов ветра. В результате появляются зоны пониженного атмосферного давления.

3. Преобразование ландшафта

На территории городов изменению подвержены все компоненты ландшафта. На поверхности выравнивается рельеф, создаются искусственные насыпи для железнодорожных путей и транспортных развязок. Под землей прокладываются коммуникации, проходят ветки метро, автомобильные тоннели. Реки отводятся под землю и заключаются в трубы. Все это оказывает влияние на процесс почвообразования, состояние грунтовых вод.

4. Проблемы водных ресурсов

Сточные воды, попадающие в водоемы, загрязняют не только окрестные водоемы, но и территории, расположенные ниже по течению.

Проблемы водных ресурсов

В отличие от малых городов крупные населенные пункты не могут обойтись без использования воды, доставленной из отдаленных районов. Ресурсы местных рек пополняются за счет других, более крупных водоемов.

Примером тому может быть такое уникальное гидротехническое сооружение, как канал Москва — Волга. На протяжении более 80 лет он обеспечивает не только потребности жителей мегаполиса в питьевой воде, но и позволяет функционировать многочисленным промышленным предприятиям, расположенным на территории нашей столицы.

Вблизи крупных городов обычно строят специальные водохранилища. Но перед тем, как попасть в дома жителей городов, вода проходит многоступенчатую очистку. Добиться высокого качества бывает непросто из-за большого количества вредных примесей. Также в целях дезинфекции нередко используется такой небезопасный компонент, как хлор. С его помощью уничтожаются опасные для здоровья микроорганизмы, но, попадая в организм человека, хлорированная вода также наносит ему определенный вред.

Использованная вода сливается в канализационную систему. Но ее обратный путь в водоемы лежит через очистные сооружения. Сначала она проходит через решетку с большими ячейками, которая задерживает крупный мусор. На следующем этапе очистки из нее удаляются грубые примеси и песок. Затем она попадает в отстойники, с помощью которых завершается процесс механической и химической очистки. На последнем этапе стоки подвергаются аэрации, происходящей с помощью микроорганизмов, содержащихся в живом иле, затем осуществляется обработка воды ультрафиолетом.

Твердые бытовые отходы, оставшиеся после прохождения канализационных стоков через решетки, обычно вывозятся на мусорные полигоны или сжигаются на мусороперерабатывающих заводах. А вот избыток ила является еще одной серьезной экологической проблемой для крупных городов. Для него характерно повышенное содержание тяжелых металлов, поэтому его нельзя использовать в качестве удобрения для сельскохозяйственных культур.

В некоторых странах Европы высушенный ил используется в процесс производства стройматериалов и в качестве альтернативного топлива. В России он чаще всего складируется на поверхности земли и становится дополнительным фактором опасности для окружающей среды.

Антропогенные проблемы экологии в городах

Перечислим самые очевидные экологические проблемы городов, возникающие по вине человека:

1. Вредные выбросы в атмосферу

Автомобильные выхлопы и выбросы промышленных предприятий являются основными источниками загрязнения атмосферы в городах. Воздух здесь насыщен частицами пыли, а высокое содержание вредных веществ приводит к тому, что над территорией идут кислотные дожди, губительно действующие на все живое. Из-за недостаточного количества деревьев затруднена переработка углекислого газа. Дышать таким воздухом очень тяжело и вредно, и на этом фоне у людей и животных нередко развиваются серьезные болезни.

2. Проблемы с переработкой бытовых отходов

Еще одним источником загрязнения является мусор. Несмотря на все усилия, безопасных способов его переработки пока не так много, что порождает наличие серьезных экологических проблем в больших городах. Объемы бытовых отходов настолько масштабны, что не все страны могут найти средства для их своевременной переработки. В процессе утилизации отходов производства и жизнедеятельности человека выделяется большое количество вредных веществ, отравляющих почву, воздух и воду. Все это негативно сказывается на здоровье людей и состоянии окружающей среды.

Проблемы с переработкой бытовых отходов

Вопросы мусоропереработки рассматриваются сегодня на уровне глав государств, но и рядовые граждане могут внести в решение этой проблемы свою посильную лепту. Для этого необходимо серьезно относиться к необходимости сортировки бытовых отходов, отказаться от использования пластиковой посуды и полиэтиленовых пакетов, агрессивных моющих средств, грамотно утилизировать батарейки, ртутные лампы и т. д.

Главные причины экологических загрязнений в городе

Основными источниками экологического загрязнения городских территорий, на которых порой проживают десятки миллионов человек, являются:

• высокая антропогенная нагрузка на окружающую среду;
• большое количество промышленных предприятий;
• автомобильный транспорт;
• энергетические предприятия;
• низкая эффективность процессов утилизации отходов.

В результате наблюдается ухудшение качества жизни горожан: сокращается продолжительность жизни, растет число заболеваний, вызванных неблагоприятными экологическими условиями, и т. д. Тем не менее пересматривать свое отношение к экологии люди не торопятся — вопросы охраны окружающей среды во многих странах решаются крайне слабо.

Главные причины экологических загрязнений в городе

Основными причинами существующего между природой и человеком конфликта являются:

• Огромные объемы потребления природных ресурсов (вырубка лесов, добыча полезных ископаемых и углеводородов, расход воды и энергии).
• Стремительный процесс индустриализации (постоянное наращивание производственных мощностей, большое количество экологически опасных предприятий, увеличение количества единиц транспорта).
• Рост численности населения и его все возрастающие потребности.

Перечисленные факторы, негативно влияющие на экологию, постепенно начинают сказываться и на менее крупных поселениях. Там также наблюдается рост промышленных объектов, становится больше машин, растет количество бытовых отходов, что ведет к ухудшению состояния окружающей среды.

Последствия экологических проблем городов России

Последствия урбанизации оказывают влияние на многочисленные аспекты жизни человека и состояние окружающей среды. Каждая страна пытается по-своему реагировать на необходимость предпринимать какие-либо шаги в направлении природоохранной деятельности.

Основные экологические проблемы крупных городов России обусловлены следующими процессами:

• необходимость высоких энергетических затрат в целях обеспечения жизнедеятельности городов является причиной сокращения запасов невозобновляемых ресурсов;
• на нашей территории расположено большое количество предприятий черной и цветной металлургии, химической промышленности и других вредных производств;
• существующее пространство часто используется нерационально и неэффективно;
• показатели использования воды очень велики.

Недостаточно хорошо развиты технологии устранения негативных последствий деятельности человека:

• наблюдается высокий уровень загрязнения воды, воздуха и почвы в результате работы промышленных предприятий и бытовой деятельности человека;
• остро стоят вопросы переработки отходов, в том числе радиоактивных;
• плотный автомобильный трафик и густая транспортная сеть способствуют накоплению в атмосфере вредных веществ, образуется повышенный уровень шума, который является одним из факторов возникновения стрессовых состояний.

Повышенный уровень загазованности, задымленность и смог отрицательно сказываются на здоровье жителей крупных городов России. Недостаточное количество зеленых насаждений приводит к дефициту кислорода в воздухе. Нередко над территориями крупных населенных пунктов фиксируется повышенный уровень радиации. Даже самые сложные очистные системы не всегда справляются с задачей качественной подготовки питьевой воды. До сих пор остаются нерешенными вопросы утилизации бытового мусора.

Возможные пути решения экологических проблем городов

Каждая экологическая проблема требует особого подхода к своему решению.

• Разрушение почв. Для того чтобы решить эту проблему, необходимо постоянно следить за уровнем озеленения территорий, подверженных эрозии. Это поможет сдержать процессы разрушения почв под воздействием сильных ветров. Также необходимо исключить возможность попадания в зеленые зоны токсичных отходов и защитить их от вредных выбросов.
• Кислотные дожди. Промышленные предприятия и теплоэнергостанции должны быть оборудованы специальными фильтрами для очистки газов и улавливания пыли. Отсутствие систем очистки и превышение предельно допустимой концентрации вредных веществ в воздухе в результате производственной деятельности должно быть поводом для серьезного наказания за вред, нанесенный экологии.
• Нерациональное потребление природных ресурсов. Необходимо активно внедрять в жизнь технологии рециклинга. Вместо того чтобы уничтожать отходы, можно использовать их повторно или возвращать в производственный цикл, получая в процессе вторичной переработки новые продукты.
• Отсутствие экологического мышления. Следует воспитывать бережное отношение к окружающей среде с самого раннего детства. Для взрослого населения надо разрабатывать программы, стимулирующие желание перехода на рациональное потребление. Повсеместно нужно использовать энергосберегающие технологии и стремиться к экономии ресурсов.

Возможные пути решения экологических проблем городов

При наличии таких подходов можно надеяться на то, что природа сможет справиться с нанесенным ей ущербом и начать процессы самовосстановления.

В данный момент мы стоим на краю экологической катастрофы, и если наши общие усилия не будут направлены на спасение природы, то последствия равнодушного к ней отношения могут быть самыми плачевными. Более 60 % населения Земли проживает в городах. В России эта цифра еще больше — 72,8 % жителей. Поэтому именно городским жителям предстоит стать центром устойчивого развития и естественной частью экосистемы. Ценой выбора финансового благополучия является здоровье человечества.

Совершенствование ДВС для решения экологических проблем города

Грамотная техническая модернизация двигателя внутреннего сгорания может обеспечить снижение объема удельного потребления топлива на 10–15 % и сократить выбросы в атмосферу на 15–20 %. Экологический эффект на самом деле не так уж велик, ведь уменьшение количества выбрасываемого угарного газа, тяжелых металлов и углеводородов восполняется увеличением выбросов окислов азота, но даже небольшое сокращение содержания вредных веществ в атмосфере положительно скажется на экологической обстановке. Модернизация может быть реализована на нескольких направлениях.

• Перевод автомобильных двигателей на газообразное топливо.

Экологический эффект от использования пропан-бутановых смесей подтвержден многолетним опытом. В большинстве случаев газовые смеси применяются в качестве топлива для грузовых автомобилей. Количество газозаправочных станций пока не так велико, поэтому процесс перехода на газ идет не очень высокими темпами.

Перевод автомобильных двигателей на газообразное топливо

• Перевод автомобильных двигателей на водородное топливо.

Достаточно эффективное, но дорогостоящее решение. Во-первых, транспортировка и хранение больших объемов водорода, которые могли бы обеспечить потребности автомобилистов крупного города, связаны с существенными техническими трудностями и необходимостью отчуждения огромных территорий для его хранения. Во-вторых, придется создавать дополнительную сеть заправочных станций, размещение которых в границах населенного пункта станет дополнительным фактором риска для безопасности жителей. Кроме того, существует и ряд других технических трудностей.

При этом экологические проблемы города будут решены лишь частично, так как при сгорании водорода окислы азота по-прежнему будут присутствовать в выхлопных газах, поскольку на части транспорта для удешевления процесса используется гибридное топливо – смесь водорода и газа.

Электромобили как решение загрязнения воздуха в городе

Массовое появление на улицах городов электромобилей также пока нельзя рассматривать как ближайшую перспективу. Даже самые дорогие модели не обеспечивают достаточный запас хода, и при отсутствии развитой сети специализированных зарядных станций автомобилисты рискуют попасть в неприятную ситуацию. Зарядка двигателя занимает достаточно большое количество времени, и произвести ее самостоятельно, во дворе многоэтажного дома, практически невозможно.

В итоге снижение уровня загрязнения атмосферы оборачивается повышенным расходом энергии, что, в свою очередь, также негативно сказывается на состоянии экологии.

К тому же в процессе производства аккумуляторов задействовано большое количество ценных цветных металлов, производство которых одно из самых экологически небезопасных, а их утилизация является на данный момент нерешенной проблемой на территории многих стран, в том числе и в России.

Кроме электромобилей, в разработке сегодня находятся и другие варианты технических решений, направленных на создание экологичного транспорта. Оригинальной, но мало перспективной оказалась попытка создания маховиковых аккумуляторов, предназначенных для автомобилей, движущихся по идеально гладкой поверхности. В обычных дорожных условиях гироскопический эффект маховика не позволит обеспечить качественную езду, поэтому вряд ли мы сможем увидеть такие машины на городских улицах.

Более реальной можно считать идею троллейбуса, который с помощью аккумулятора способен будет перемещаться между линиями. Модернизация токоприемников и токопроводов позволит сократить процент загрязнения атмосферы в местах скопления городского автомобильного транспорта.

лектромобили как решение загрязнения воздуха в городе

Уменьшить степень загрязнения воздушного бассейна в городах можно не только путем перехода на новые виды транспорта, но и за счет создания автоматизированной системы управления потоками транспорта и рационализации перевозок по дорогам города. Это поможет уменьшить количество автомобилей и их пробег в черте города и существенно снизит объемы выхлопных газов, попадающих в атмосферу.

Загрязнение воздушного бассейна, тормозящее разработки в решении экологических проблем

Загрязнение атмосферного воздуха является одной из основных экологических проблем современных городов. Оно пагубно влияет на здоровье людей, негативно сказывается на присутствующей здесь флоре и фауне.

Состояние атмосферы зависит в первую очередь от количества размещенных на территории производств и режима их работы, а также от наличия единиц транспорта. Свое влияние могут оказывать на состав воздушного бассейна время года, климатическая зона, особенности рельефа местности.

В безветренную погоду висящий над городами смог, а также пыльная взвесь, содержащая большое количество вредных веществ, может достичь критической концентрации и стать опасной для жизни людей с заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем, аллергиков и маленьких детей. Интоксикация организма приводит к снижению иммунитета. Особенно трудно дышать из-за смога в летние дни, хотя и зимой наблюдается присутствие над городами застойных масс загрязненного воздуха.

Плачевное состояние атмосферы над городами влечет за собой очередные экологические проблемы. Атмосферные осадки превращаются в кислотные дожди, губительно действующие не только на зеленые насаждения, но и на состояние фасадов и крыш домов. Они способствуют коррозии металлических конструкций, автомобильных кузовов и т. д. Попадая в открытые водоемы, они негативно сказываются на качестве воды.

Запыленность атмосферы препятствует работе современных высокотехнологичных производств. Для обеспечения качества продукции предприятий электронной промышленности приходится обеспечивать дополнительную очистку воздуха в производственных цехах.

Для решения этих проблем приходится затрачивать огромные средства, отвлекая их от новых разработок в области экологического благополучия. Соответственно, такой неблагоприятный экологический фактор, как загрязнение атмосферы, должен восприниматься как первоочередной объект в череде научных исследований в области сохранения окружающей среды. Это поможет решить остальные экологические проблемы городов и существенно повысит качество жизни и состояние здоровья проживающих в них людей.

Редакция сайта:

Трасском

Кислотные дожди и их влияние на окружающую среду – Таймырский Краеведческий Музей

 Михайлец М.А.

 

Кислотные дожди и их влияние на

окружающую среду

 

Интенсивная хозяйственная деятельность человека создает мощнейшее антропогенное давление на окружающее среду. Это приводит к нарушению равновесных процессов, протекающих в биосфере, что проявляется целым спектром проблем экологического характера.

Одной из актуальнейших экологических проблем последних десятилетий являются кислотные осадки. Термин «кислотный дождь» первоначально был введен еще в 1882 году Р. Смитом, о его влиянии на состояние природных и искусственных экосистем заговорили только в конце прошлого века.

Кислотные осадки и их последствия представляют собой серьезную социально-экономическую проблему. Они крайне негативно воздействуют на биоценозы замкнутых водоемов, являясь причиной уменьшения рыбного промысла. Они снижают плодородие сельскохозяйственных угодий, способствуют распространению тяжелых металлов, служат причиной разрушения строительных конструкций, а также памятников архитектуры и зодчества.

В основе механизма образования кислотных осадков лежит нарушение природных круговоротов веществ, в первую очередь серы, вследствие интенсивной хозяйственной деятельности человека (Рис. 1).

 

 

Рис. 1. Механизм образования кислотных дождей

1. выбросы кислотообразующих соединений

2. взаимодействие кислотообразующих веществ с парами воды

3. выпадение кислотных осадков

4. влияние кислотных дождей на ОС: закисление почвы и водоемов, угнетение и гибель растений, разрушение зданий, памятников архитектуры и зодчества

 

Диоксид серы в большом количестве образуется при сжигании богатого серой горючего, например угля и мазута (содержание серы в них колеблется от 0,5 до 5–6%). Другими источниками являются электростанции (~40% антропогенного поступления в атмосферу), металлургическое производство, различные химические технологические процессы и ряд машиностроительных предприятий [1].

В атмосфере диоксид серы в результате фотохимического окисления частично превращается в триоксид серы (серный ангидрид) SО3: 2SO2 + O2 = 2SO3.

Основная часть выбрасываемого диоксида серы при достаточной атмосферной влажности образует кислотный полигидрат SО2•nh3O, или сернистую кислоту: SO2 + h3O = h3SO3. Аэрозоли серной и сернистой кислот считаются основной причиной выпадения кислотных осадков.

В нашей стране проблема кислотных дождей впервые была поднята только в конце 1980 х годов, а первые попытки ее решения начались в 1990 х годах.

В последние годы среднегодовые фоновые концентрации диоксида серы над территорией России оставались на низком уровне – около 0,3 мкг/м3, несколько увеличиваясь в холодный период года (в среднем около 2,5 мкг/м3). В долгосрочной динамике отмечается стабилизация уровня концентраций диоксида серы после некоторого ее уменьшения в течение 10 предыдущих лет. Среднегодовые фоновые концентрации диоксида азота в воздухе также оставались на уровне прошлых лет, изменяясь от 1,2 до 4,8 мкг/м3 [4].

Однако на территории Российской Федерации есть регионы чрезвычайно неблагополучные по данным показателям. Примером может служить Норильск и НПР, где основным источником выбросов кислотообразующих соединений является комбинат «Норильский никель». В его состав входят три завода – никелевый, медный заводы и Надеждинский металлургический комбинат. Как известно, металлургические предприятия вносят значительный вклад в загрязнение атмосферы кислотообразующими соединениями. В связи с этим на территории Норильского промышленного района регулярно регистрируется выпадение закисленных осадков (табл. 1), что приводит к выраженной деградации лесных биоценозов.

 

Таблица 1. Суточные величины закисленности атмосферных осадков в Норильске в 2012—2013 гг*

(критическое значение рН – ниже 4,0)

 

1 квартал 2012 г.	5,0—6,7
2 квартал 2012 г.	5,8—7,0
3 квартал 2012 г.	5,5—6,0
4 квартал 2012 г.	5,8—6,2
1 квартал 2013г.	5,6—6,3
2 квартал 2013 г.	5,8—6,2
3 квартал 2013 г.	5,9—6,1

 

*(Материалы предоставлены Начальником территориального Центра по мониторингу загрязнения окружающей среды Н.С. Шленской).

 

Ареал поврежденных лесов Таймыра по большей части находится южнее Норильска, что связано с преобладающими ветрами. По свидетельству очевидцев, усыхание древостоев началось еще в 50-е годы прошлого столетия. К концу 60-х площадь погибших лесов составляла 5 тыс. га. Зона полной гибели древостоев в 1993 г. протянулась на 90 км в южном направлении от Норильска, а заметные повреждения лесов техногенного характера наблюдались на расстоянии до 170 км от города. Площадь погибших и поврежденных насаждений с 1976 по 1990 г. возросла с 322 до 550 тыс. га, а площадь погибших в 1989 г. составила 283 тыс. га [3] (рис. 2).

 

 

Рис. 2. Динамика величины исков, предъявляемых предприятиям «Норильского никеля» за ущерб лесным насаждениям

(по данным портала «Экомир»)

 

Следует отметить, что главную опасность для естественных и искусственных экосистем представляют не столько сами кислотные осадки, сколько процессы, протекающие в результате закисления окружающей среды. Выпадение кислотных осадков приводит к выщелачиванию из почвы жизненно необходимых растениям питательных веществ, а также токсичных тяжелых и легких металлов, таких как свинец, кадмий и др. Такие металлы и их токсичные соединения активно усваиваются растениями и другими почвенными организмами, что и приводит к негативным последствиям. При повышенной кислотности почв из верхних горизонтов выносится обменный кальций, магний и другие элементы, активируются обменные процессы между абиотической и биотической частями экосистемы. В частности связанное с кислотными осадками увеличение поглощения деревьями алюминия приводит к выраженному снижению прироста древесины [4]. Непосредственное воздействие кислотных осадков приводит к нарушению листовой поверхности, процессов транспирации и фотосинтеза.

В целом, можно заключить, что воздействие кислотных осадков на лесные биоценозы носит комплексный характер, затрагивая, в первую очередь, почвы и растительность (рис. 3).

Почвенное подкисление считается одним из негативных факторов, приводящих к деградации лесов умеренной зоны северного полушария. При этом эффект может проявляться спустя длительное время после выпадения кислотных осадков.

 

Рис. 3. Комплексный характер влияния кислотных осадков на лесные биоценозы [6]

 

Т.Ф. Тарасова и О.В. Чаловская выделяют несколько основных стадий, которые характерны для процесса трансформации экосистемы лесов северного полушария под действием кислотных осадков [5].

1. Выпадение наиболее чувствительных к условиям внешней среды видов при сохранении основных параметров экосистемы. Первыми при ухудшении параметров среды начинают исчезать лишайники.

2. Структурные перестройки экосистемы. Ухудшается санитарное состояние деревьев, при сохранении плотности древостоя и его запасов. Изменяется травяно-кустарничковый ярус, где выпадают чувствительные виды лесного разнотравья. Замедляются процессы, происходящие с участием почвенных микроорганизмов. Незначительно увеличивается толщина подстилки. Уменьшается разнообразие и численность эпифитных лишайников.

3. Стадия частичного разрушения экосистемы. Отмечается угнетение и изрежение древесного яруса, нарушение его возобновления. В травяном ярусе происходит замена лесных видов луговыми видами и видами-эксплерентами. Биологическая активность почвы резко снижена. Крупные почвенные сапрофаги отсутствуют. Уменьшается скорость деструкции листового опада, в результате происходит его накопление в виде толстого слоя подстилки. Лишайниковый покров сохраняется только у самого основания стволов, представлен одним-тремя устойчивыми видами. Происходит элиминация крупных лесных видов птиц, уменьшается плотность орнитофауны. Наблюдается вселение синантропных видов и видов, приуроченным к открытым местообитаниям (характерно для населения птиц, мелких млекопитающих и муравьев).

4. Стадия полного разрушения экосистемы. Древесный ярус полностью разрушен, сохраняются лишь отдельные, сильно угнетенные экземпляры деревьев. Травяной ярус представлен одним-двумя видами злаков, в увлажненных местах встречается хвощ. Лишайниковый покров отсутствует. Полностью смыты подстилка и верхние горизонты почвы. Биологическая активность почвы снижена до нуля. Почвенные животные отсутствуют. Группировка птиц и мелких млекопитающих существуют за счет притока мигрантов с соседних участков территории.

Меры по защите лесных биоценозов от кислотных осадков на первом этапе сводились к разработке и реализации организационных мероприятий, которые включали в себя ужесточение природоохранного законодательства, нормирование выбросов вредных веществ, повышение штрафов. Эти действия имели определенный экологический эффект, однако полностью проблему решить не смогли. Основными методами снижения загрязнения атмосферы кислотообразующими выбросами на сегодняшний день являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы [2].

Для уменьшения выбросов окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы используют различные газоочистители (электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы). Так, в скрубберах газообразные продукты сгорания пропускаются через водный раствор извести, в результате чего образуется нерастворимый сульфат кальция СаSО4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, однако его главным недостатком является высокая стоимость. Таким же дорогостоящим является метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО. За счет химического взаимодействия в этом случае удаляется до 99% оксидов азота.

Для защиты лесов от кислотных дождей также применяют известкование. Для этого с самолетов распыляют свежемолотый доломит (СаСО3•MgCO3), который реагирует с кислотами с образованием безвредных веществ:

СаМg(СО3)2 + 2Н2SО3 = СаSО3 + МgSО3 + 2СО2­ + 2Н2О,

СаМg(СО3)2 + 4НNО3 = Са(NО3)2 + Мg(NО3)2 + 2СО2­ + 2Н2О.

Все перечисленные меры представляют собой реализацию метода «контроля на выходе», то есть снижение концентрации загрязнителей на стадии их попадания в атмосферу.

Более эффективен с экологической точки зрения метод «контроля на входе», который предусматривает очистку топлива от потенциальных загрязнителей, использование экологически более чистых источников энергии и создание так называемых безотходных технологий, то есть технологических процессов, сопоставимых с природными циклами в биосфере.

Таким образом, проблема кислотных осадков сохраняет свою актуальность как для России, так и для всего мира, затрагивая в первую очередь страны с развитым промышленным комплексом.

В основе закисления осадков, в первую очередь, лежат химические взаимодействия оксидов серы и азота с атмосферными водяными парами, в результате чего образуются серная и азотная кислоты. Интенсивные промышленные выбросы кислотообразующих соединений нарушают природные круговороты веществ и приводят к выпадению атмосферных осадков с рН меньше 5,6.

Кислотные осадки имеют широкий спектр негативных влияний, как на природные объекты, так и на объекты, созданные человеком. Наиболее подвержены действию кислотных осадков биоценозы озер и лесов, которые в результате закисления могут подвергаться полной или частичной деградации.

Решение данной проблемы требует усилий в области разработки мер по снижению количества кислотообразующих выбросов. Перспективными являются технологии, позволяющие очистить топливо и сырье от потенциальных загрязнителей атмосферы на начальном уровне.

 

1. Боровский Е.Э. Кислотные дожди // ECOTECO, № 6. – Электронный журнал. – URL: http://www.ecoteco.ru/library/magazine/zhurnal-111/ekologiya/kislotnye-dozhdi/.

2. Дубровин Т., Дубровин Е. «Кислота с неба» // Энергетика и промышленность России. – 2008, № 20. – URL: http://www.eprussia. ru/epr/112/8772.htm.

3. Зиганшин Р.А., Воронин В.И., Карбаинов Ю.М. Мониторинг лесных экосистем Таймыра // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2011. № 8. С. 117-123.

4. Илькун Г.М. Загрязнение атмосферы и растения. – Киев: Наукова думка, 1978. – 147 с.

5. Обзор фонового состояния окружающей природной среды на территории стран СНГ за 2009-2010 гг. / Под редакцией Ю.А. Израэля. – Росгидромет, 2011. – 128 

6. Тарасова Т.Ф., Чаловская О.В. Оценка возедйствия кислотных дождей на элементы экосистемы промышленного города // Вестник ОГУ. – 2005. — №10. С. 80 – 84.

ВОЗДЕЙСТВИЕ ГОРЕНИЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Негативное воздействие горения на окружающую среду, особенно выбросы парниковых газов (ПГ) в атмосферу, способствующие глобальному потеплению, в последние годы привлекли большое внимание. Этот вопрос рассматривается в Киотском протоколе (1997 г.). Канада, подписавшая Протокол, стремится сократить выбросы в период с 2008 по 2012 год на шесть процентов от уровня 1990 года. Изменение климата в результате глобального потепления является одной из самых серьезных проблем, стоящих не только перед Канадой, но и перед всем миром. Лучшее управление процессами сгорания и повышение эффективности производства и использования энергии являются двумя ключевыми стратегиями сокращения выбросов в атмосферу.

Таким образом, это руководство публикуется в соответствии с политикой Канады в отношении изменения климата в качестве одного из инструментов ее реализации. Цель Канады по сокращению выбросов парниковых газов и кислотных дождей может быть достигнута только при сотрудничестве владельцев и операторов оборудования для сжигания. Детальное описание выбросов выходит за рамки данного руководства. Вместо этого представлен краткий обзор (см. Таблицу 2 для списка некоторых выбросов от систем сжигания и их последствий). Более полную информацию можно получить по Учебник по энергоэффективности и защите окружающей среды для котлов и обогревателей.

Таблица 2. Выбросы от систем сжигания и их воздействие

ВЫБРОС	ИСТОЧНИК	ЭФФЕКТ	ПОТЕНЦИАЛ ПГ ПО ОТНОШЕНИЮ к CO 2
CO 2 (двуокись углерода)	Полное сгорание углерода в топливе	Глобальное потепление	1
CO (окись углерода)	Неполное сгорание углерода в топливе	Смог
SO 2 (двуокись серы)	Сжигание серы в топливе	Смог, кислотные дожди
NO x (оксиды азота)	Побочный продукт большинства процессов сжигания	Кислотный дождь
N 2 O (закись азота)	Побочный продукт некоторых процессов сжигания	Глобальное потепление	310
ЛОС (летучие органические соединения)	Утечка и испарение жидкого топлива (например, из транспортных средств, топливных баков, топливных насосов, нефтеперерабатывающих заводов, растворителей из красок)	Смог
CH 4 (метан)	Основной компонент природного газа; утечки из газовых скважин, трубопроводов и распределительных сетей	Глобальное потепление	21
H 2 O (водяной пар)	Сжигание водорода в топливе	Локальный туман
Твердые частицы (пыль, сажа, пары)	Несгоревший или частично сгоревший углерод и углеводороды; также зола и грязь в топливе	Смог
Микроэлементы	Примеси в топливе	Потенциальные канцерогены
Галогенированные соединения	Соединения в топливе или воздухе для горения, содержащие галогены (хлор, фтор, бром и йод)	Потенциальные канцерогены, глобальное потепление	До 24 000

 

Таблица 3. CCME* NO _x Нормы выбросов для новых котлов и обогревателей

ВХОДНАЯ МОЩНОСТЬ	НЕТ X ПРЕДЕЛ ВЫБРОСОВ, г/ГДж** И Ч/МЛН (при 3% O 2 )***
	10,5 ДО 105 ГДж/ч (10 ДО 100 МЛН БТЕ/ч)	БОЛЕЕ 105 ГДж/ч (>100 МЛН БТЕ/ч)
Природный газ	26 (49,6)	40 (76,3)
Масло дистиллятное	40 (72,3)	50 (90,4)
Остаточное масло с содержанием азота менее 0,35%	90 (162,7)	90 (162,7)
Остаточное масло с содержанием азота 0,35% или более	110 (198,9)	125 (226,0)
*      Совет министров окружающей среды Канады **    г/ГДж = граммы NO x , выбрасываемые на гигаджоуль потребляемого топлива ***  ppm = части на миллион по объему, с поправкой на 3% O дымовой газ (10 000 ppm = 1%)

Для коррекции ppm NO _x до 3% O ₂ : NO _x при 3% O ₂ = [NO _x измерено x 17,9] / [20,9 — O _{], где 5 O 2 – кислород, измеренный в дымовых газах, в сухом веществе}

Для преобразования ppm NO _x при 3% O ₂ в г/ГДж: для природного газа, г/ГДж = ppm / 1,907 для мазута, г /ГДж = ppm / 1,808

Таблица 4. Типичные выбросы NO _x без установленного контрольного оборудования NO _x

ТОПЛИВО И КОТЛ ТИП		ТИПОВОЙ НОМЕР X ВЫБРОСЫ (Ч/МЛН ПРИ 3% O 2 )
Природный газ	Огневая труба	75-115
	Комплект водяной трубки	40-90
	Водяная труба для монтажа на месте	45-105
Масло № 2	Огневая труба	70-140
	Комплект водяной трубки	90-150
	Водяная труба для монтажа на месте	40-115
Масло № 4	Комплект водяной трубки	160-310
	Водяная труба для монтажа на месте	140-190
Масло № 6	Комплект водяной трубки	200-360
	Водяная труба для монтажа на месте	190-330

Хотя другие парниковые газы, единица за единицей, намного более эффективны, чем CO ₂ по своему воздействию, последний является наиболее важным парниковым газом из-за его объема. В 1997 году на его долю приходилось три четверти общих выбросов Канады. Большая часть CO ₂ образуется при сжигании топлива, будь то в жилых, промышленных, транспортных целях или в целях производства электроэнергии. Таким образом, применение мер по повышению энергоэффективности, снижающих потребление топлива, имеет решающее значение для сокращения выбросов CO ₂ .

Потребители топлива сталкиваются с двойной проблемой. Один из них — экономичный — получить максимальную отдачу от своего топливного бюджета. Другой — экологический — поддерживать низкий уровень выбросов, по крайней мере, в установленных законом пределах. К счастью, то, что приносит пользу первой цели, приносит пользу и второй.

Допускаются более высокие пределы для оборудования с подтвержденной более высокой эффективностью, чем обычно, и которое, следовательно, сжигает меньше топлива. Провинции и территории несут ответственность за обеспечение соблюдения и могут вводить более строгие ограничения. Они также несут ответственность за определение того, в какой степени данное руководство применимо к котлам и нагревателям, которые подвергаются модификации или капитальному ремонту.

Выбросы диоксида серы (SO ₂ ) и оксидов азота (NO _x ) способствуют образованию кислотных дождей и поэтому также вызывают озабоченность. ТАК 9Выбросы 0024 2 контролируются путем ограничения допустимого содержания серы в топливе, но выбросы NO _x можно уменьшить, манипулируя процессом сгорания. Инструкции для новых котлов и обогревателей представлены в Таблице 3 , и . Учебник по энергоэффективности и охране окружающей среды для котлов и обогревателей описывает стратегии соблюдения правил NO _x .

 

---

 

 

Содержание | Следующая страница

 

Сообщить о проблеме на этой странице

Пожалуйста, выберите все подходящие варианты:

Ссылка, кнопка или видео не работают

У него орфографическая ошибка

Информация отсутствует

Информация устарела или неверна

я не могу найти то, что ищу

Другая проблема, которой нет в этом списке

Спасибо за помощь!

Вы не получите ответа. Если у вас есть вопросы, свяжитесь с нами.

Дата изменения:

03.12.2015

Сжигание ископаемого топлива — понимание глобальных изменений

Сжигание ископаемого топлива относится к сжиганию нефти, природного газа и угля для выработки энергии. Мы используем эту энергию для выработки электроэнергии, а также для питания транспорта (например, автомобилей и самолетов) и промышленных процессов. С момента изобретения первых угольных паровых двигателей в 1700-х годах сжигание ископаемого топлива неуклонно возрастало. Ежегодно во всем мире мы сжигаем в 4 000 раз больше ископаемого топлива, чем в 1776 году. Последствия сжигания ископаемого топлива, особенно двуокиси углерода, имеют далеко идущие последствия для нашего климата и экосистем.

Сжигание ископаемого топлива является основной причиной текущего изменения климата, изменяя экосистем Земли и вызывая проблемы со здоровьем человека и окружающей среды.

Факелы горят на закате на нефтяных и газовых месторождениях Баккен в Северной Дакоте. Авторы и права: Джефф Пейшл/CIRES и NOAA. уголь) и планктон в океанах (из которых в основном образуются нефть и природный газ). Для выращивания этих организмов из атмосферы и океана был удален углекислый газ, а их захоронение препятствовало перемещению этого углерода через углеродный цикл . Сжигание этого ископаемого материала возвращает этот углерод обратно в атмосферу в виде двуокиси углерода со скоростью, которая в сотни и тысячи раз быстрее, чем требуется для захоронения, и намного быстрее, чем может быть удалено углеродным циклом. Таким образом, углекислый газ, выделяющийся при сжигании ископаемого топлива, скапливается в атмосфере, часть которого затем растворяется в океане, вызывая подкисление океана .

Сжигание ископаемого топлива по-разному влияет на систему Земли. Некоторые из этих способов включают в себя:

• Выброс парниковых газов двуокиси углерода (CO ₂ ) и закиси азота (N ₂ O) в атмосферу, что усиливает парниковый эффект ( повторное излучение тепла в атмосфере), увеличение среднего воздуха температуры Земли . Эти парниковые газы могут оставаться в атмосфере от десятилетий до сотен лет.
• Выбросы загрязняющих веществ , которые снижают качество воздуха и наносят вред жизни, особенно двуокись серы, оксиды азота и содержащиеся в воздухе частицы , такие как сажа. Плохое качество воздуха может вызвать респираторное заболевание .
• Частицы в воздухе также увеличивают отражательную способность атмосферы, что имеет небольшой охлаждающий эффект. Причина в том, что взвешенные в воздухе частицы , такие как аэрозоли сажи и сульфата (из двуокиси серы), отражают некоторое количество солнечного света обратно в космос, увеличивая облаков и сделать облаков более отражающими. Чистым эффектом сжигания ископаемого топлива является потепление, потому что охлаждение невелико по сравнению с нагревом, вызванным парниковым эффектом, отчасти потому, что переносимые по воздуху частицы остаются во взвешенном состоянии в атмосфере только от нескольких дней до месяцев, в то время как парниковые газы, вызывающие потепление, остаются в воздухе. атмосферу от многих десятилетий до сотен лет.
• Изменение узоров снега и таяния льда . Частицы в воздухе (особенно сажа), оседающие на снегу, увеличивают поглощение солнечного света из-за их темного цвета, нагревая поверхность снега, вызывая таяние. В некоторых частях мира наличие сажи (в дополнение к глобальному потеплению) привело к тому, что зимние льды и снег тают сегодня раньше и быстрее, чем в предыдущие десятилетия, что также меняет местные модели доступности пресной воды .
• Повышение кислотности осадков . Диоксид серы (SO ₂ ), оксиды азота (NOx) и двуокись углерода (CO ₂ ) реагируют с водяным паром, кислородом и другими химическими веществами с образованием кислотных дождей. Кислотные дожди могут загрязнить пресноводных источников, что приведет к вредоносному цветению водорослей, снижающему уровень кислорода в воде и наносящему вред рыбам популяциям и другим диким животным.