Основные источники загрязнения почвы. Кислотные загрязнения и их последствия для почвы. Экологические последствия применения пестицидов. Загрязнение почвы при использовании очистных сооружений.

Стр 1 из 8Следующая ⇒

Загрязнение почвенного покрова происходит практически при всех видах хозяйственной деятельности человека. Основными источниками загрязнения почв в России являются промышленные отходы производства черных и цветных металлов, а также отходы химической промышленности и её продукция (органические химические соединения, продукты неорганической химии, ПАВ и др.) Значительный вклад в загрязнение окружающей среды вносят выбросы предприятий этих производств в атмосферу: диоксид серы, оксид углерода, твердые вещества (пыль, зола, сажа, дым, сульфаты, нитраты и др.), оксиды азота, углеводороды и летучие органические соединения.

При производстве высокомолекулярных соединений источниками загрязнения почв являются мономеры, растворители, катализаторы, стабилизаторы, наполнители красители и т.д., а также непосредственно и сама продукция - лакокрасочные материалы (растворы смол или синтетических веществ в органических растворителях), пластмассы, резина, продукты переработки, в том числе химической, древесины и некоторые другие вещества.

Одной из крупных экологических проблем является загрязнение природной среды продуктами добычи и переработки нефти. Хронические разливы нефти и минерализованных пластовых вод приводят не только к нефтяному загрязнению, но и к засолению почв. Углеводороды нефти находятся в виде предельных углеводородов, алициклических углеводородов (нафтены) и ароматических углеводородов. Загрязнение окружающей среды, в том числе и почв, происходит на нефтяных месторождениях также при факельном сжигании попутного газа. Продукты нефтепереработки: бензин, керосин, дизельное топливо, конденсат, мазут, смазочные масла (машинные и технические масла), битумы.

Источниками загрязнений окружающей среды тяжелыми и цветными металлами являются комбинаты цветной металлургии, выбросы предприятий машиностроения и металлообработки, черной металлургии, химической и нефтехимической, деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной, пищевой, строительных материалов, энергетики, топливной, производство красителей, чернил, стекла, резины, керамики, производство пигментов, защитных покрытий, аккумуляторов, сплавов и др.

Особо токсичное вещество – мышьяк попадает в почвы в результате внесения удобрений и обработки пестицидами и инсектицидами, а также при производстве пигментов, стекла, лекарств, инсектицидов, фунгицидов.

Положение ухудшается вследствие аварий на трубопроводах и транспорте, перевозящем органические и неорганические вещества, а также на предприятиях, имеющих запредельную выработку проектного ресурса, и АЭС.

Общеизвестно о загрезнении почв химическими и биологическими препаратами (в т.ч. и удобрениями) используемыми в сельском хозяйстве .

Места хранения и уничтожения отходов (бытовых, фармацевтических и промышленных отходов) и отравляющих веществ (места захоронения химического оружия и отходов их производств), свалки являются источниками загрязнения почв и почвенных вод такими суперэкотоксикантами , как диоксины , боевые отравляющие вещества и продукты их уничтожения, полихлорированные бифенилы и другие галогенсодержащие органические соединения.

Кислотные дожди

Кислотные дожди вызывают не только подкисление поверхностных вод и верхних горизонтов почв. Кислотность с нисходящими потоками воды распространяется на весь почвенный профиль и вызывает значительное подкисление грунтовых вод. Кислотные дожди возникают в результате хозяйственной деятельности человека, сопровождающейся эмиссией колоссальных количеств окислов серы, азота, углерода. Эти окислы, поступая в атмосферу переносятся на большие расстояния, взаимодействуют с водой и превращаются в растворы смеси сернистой, серной, азотистой, азотной и угольной кислот, которые выпадают в виде "кислых дождей" на сушу, взаимодействуя с растениями, почвами, водами. Главными источниками в атмосфере является сжигание сланцев, нефти, углей, газа в индустрии, в сельском хозяйстве, в быту. Хозяйственная деятельность человека почти вдвое увеличила поступление в атмосферу оксилов серы, азота, сероводорода и оксида углерода. Естественно, что это сказалось на повышении кислотности атмосферных осадков, наземных и грунтовых вод.

Термином "кислотные дожди" называют все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, - рН которых меньше, чем среднее значение рН дождевой воды (средний рН для дождевой воды равняется 5.6). Выделяющиеся в процессе человеческой деятельности двуокись серы (SO2) и окислы азота (NОx) трансформируются в атмосфере земли в кислотообразующие частицы. Эти частицы вступают в реакцию с водой атмосферы, превращая ее в растворы кислот, которые и понижают рН дождевой воды.

Вода обычного дождя тоже представляет собой слабокислый раствор. Это происходит вследствие того, что природные вещества атмосферы, такие как двуокись углерода (СО2), вступают в реакцию с дождевой водой. При этом образуется слабая угольная кислота (CO2 + H2O —> H2CO3). Тогда как в идеале рН дождевой воды равняется 5.6-5.7, в реальной жизни показатель кислотности (рН) дождевой воды в одной местности может отличаться от показателя кислотности дождевой воды в другой местности. Это, прежде всего, зависит от состава газов, содержащихся в атмосфере той или иной местности, таких как оксид серы и оксиды азота.

В 1883 году шведский ученый Сванте Аррениус назвал кислотами вещества, котoрые при растворении в воде образуют свободные положительно заряженные ионы водорода (Н+). Термин рН изпользуют в качестве показателя кислотности воды. Значение рН измеряется на шкале от 0 до 14. В воде и водных растворах присутствуют как ионы водорода(Н+), так и гидроксид-ионы (ОН-). Когда концентрация ионов водорода (Н+) в воде или растворе равна концентрации гидроксид-ионов (ОН-) в том же растворе, то такой раствор является нейтральным. Значение рН нейтрального раствора равняются 7 (на шкале от 0 до 14). Как вы уже знаете, при растворении кислот в воде повышается концентрация свободных ионов водорода (Н+). Они то и повышают кислотность воды,т.е. рН воды. При этом происходит понижение концентрации гидроксид-ионов (ОН-).

Кислотный дождь образуется в результате реакции между водой и такими загрязняющими веществами, как оксид серы (SO2) и различными оксидами азота (NOх). Эти вещества выбрасываются в атмосферу автомобильным транспортом, в результате деятельности металлургических предприятий и электростанций, а также при сжигании угля и древесины. Вступая в реакцию с водой атмосферы, они превращаются в растворы кислот - серной, сернистой, азотистой и азотной. Затем, вместе со снегом или дождем, они выпадают на землю.

Кислотный дождь оказывает отрицательное воздействие на водоемы - озера, реки, заливы, пруды - повышая их кислотность до такого уровня, что в них погибает флора и фауна. Водяные растения лучше всего растут в воде со значениями рН между 7 и 9.2. С увеличением кислотности (показатели рН удаляются влево от точки отсчета 7) водяные растения начинают погибать, лишая других животных водоема пищи. Когда кислотность достигает рН 4.5, погибает вся рыба, большинство лягушек и насекомых.

По мере накопления органических веществ на дне водоемов из них начинают выщелачиваться токсичные металлы. Повышенная кислотность воды способствует более высокой растворимости таких опасных металлов, как алюминий, кадмий, ртуть и свинец из донных отложений и почв. Кислотный дождь также уничтожает растительность на суше.

Выбросы в атмосферу.

Основными загрязняющими веществами, поступающими в атмосферу от мартеновских печей, являются выбросы пыли, основная составляющая которых оксиды железа. Наибольшее пылевыделение - при погрузочно-разгрузочных работах, приготовлении шихты; пыли и газов - при обжиге известняка и производстве стального проката.

При выплавке одной тонны стали, в атмосферу выбрасывается 0,04 т твердых частиц, 0,03 т оксидов серы и до 0,05 т оксида углерода, а также в небольших количествах такие опасные загрязнители, как марганец, свинец, фосфор, мышьяк, пары ртути и др. В процессе сталеплавильного производства в атмосферу выбрасываются парогазовые смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных веществ. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются

следующие:

v Оксид углерода . Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате выбросов промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

v Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн.т. в год).

v Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн серного ангидрида.

Основными на сегодняшний день методами снижения загрязнения атмосферы, в том числе кислотообразующими выбросами, являются разработка и внедрение различных очистных сооружений и правовая защита атмосферы. Среди эффективных методов борьбы с выбросами окисленной серы в атмосферу через дымовые трубы следует отметить различные газоочистители, такие, как электрические фильтры, вакуумные, воздушные или жидкие фильтры-скрубберы. В последних газообразные продукты сгорания пропускаются через водный раствор извести, в результате образуется нерастворимый сульфат кальция СаSО4. Этот метод позволяет удалить до 95% SО2, но является дорогостоящим (снижение температуры дымовых газов и понижение тяги требует дополнительных затрат энергии на их подогрев; кроме того, возникает проблема утилизации СаSO4) и экономически эффективен лишь при строительстве новых крупных предприятий. Такой же дорогостоящий метод очистки дымовых газов от оксидов азота с помощью изоциановой кислоты НNСО (удаляется до 99% оксидов азота, превращающихся в безвредные азот и воду).

Стокообразование и водоотведение на предприятиях черной металлургии.

Черная металлургия является одним из крупнейших потребителей воды. Из общего количества воды, потребляемой предприятиями из источников, до 10-15 % составляют безвозвратные потери, связанные с испарением и каплеуносом в системах оборотного водоснабжения, приготовлением химически очищенной воды, потерями в технологических процессах и др. Остальная вода после использования возвращается в водоем в виде сточных вод.. Сточные воды образуются при обогащении руд, очистке технологических газов и аспирационного воздуха, гидротранспортировке различной пыли, золы и других материалов, грануляции шлаков охлаждения прокатного оборудования, отделке проката, разливке чугуна и сплавов, а также при охлаждении доменных и мартеновских печей, конверторов и др. Доля водопотребления и водоотведения составляет: на охлаждение оборудования – 49%, очистку газов и воздуха – 26%, обработку и отделку металла – 12%, гидравлическую транспортировку отходов производства – 11%, прочие нужды – 2%

Воздействие транспортно-дорожного комплекса на окружающую среду. Источники и состав выбросов автотранспортных средств. Экологические аспекты аварий на транспорте. Пути совершенствования экологических показателей при эксплуатации автомобилей.

Автомобильный парк.

В первой половине ХХ века основное количество загрязнителей в атмосферу городов индустриально развитых стран поступало с выбросами промышленных предприятий. Однако сейчас на первое место среди источников загрязнения вышел автомобильный транспорт.

Эффективность и удобства при использовании автомобиля во всех хозяйственных и деловых областях, а также личной жизни человека привели к исключительно широкому его применению.

Первые автомобили появились в конце XIX столетия, первым серийным автомобилем был Ford T (полное название Ford Model T), который скоро вывел предприятие Форда в мировые лидеры. В 1910 г. их насчитывалось около 300 тыс., а перед началом второй мировой войны – уже 46 млн. За сорок с лишним послевоенных лет автомобильный парк вырос более чем в десять раз и в 1987 г. превысил полумиллиардный рубеж. В 1998 г. число автомобилей достигло 600 млн. В 2008 году в мире насчитывается 700-750 млн. автомобилей.

Ожидается, что к 2030 на Земле будет 1,2 млрд. машин! А к концу первого десятилетия XXI века парк автомобилей достигнет миллиардной отметки.

Структура автомобильного парка РФ в зависимости от типа автомобиля выглядит следующим образом: в целом по России, на долю легковых автомобилей приходится не менее 80% от общей численности автомобильного парка. Доля грузовых автомобилейсоставляет примерно 13%. Автобусов в России значительно меньше - около 2% от общей численности автомобильного.

Состав парка автомобилей по видам используемого топлива практически не изменился. Количество автомобилей, использующих газ в качестве топлива , не превышает 2 %.Доля грузовых автомобилей с дизельным двигателем в среднем для России составляет 28 %, а автобусов примерно 63 %.

Загрязнение ОС: одним из основных источников негативного воздействия на окружающую среду и здоровье населения является автомобильный транспорт, на долю которого приходится более 40% суммарного выброса от стационарных и передвижных источников и более 90% объема вредных выбросов транспортного комплекса.

Уже два десятилетия назад доля автотранспорта в загрязнении атмосферы крупных городов достигла 50%. На сегодня этот показатель существенно вырос. По некоторым оценкам выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания обеспечивают уже порядка 70-75% всех выбросов вредных и токсичных веществ в атмосферный воздух современных мегаполисов. Ежегодно в России объемы вредных выбросов в атмосферу от автомобильного транспорта увеличивается примерно на 3%.

Вклад автотранспорта в суммарный выброс РМЭ за 2009 год 63,5 %

Один автомобиль за год поглощает из атмосферы в среднем более четырех тонн кислорода, выбрасывая при этом с обработанными газами примерно 800 кг угарного газа, 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. В целом общее количество вредных веществ, ежегодно выбрасываемых автомобилями в России, превышает 20 млн. тонн. Экологический ущерб специалисты оценивают примерно в 3,5 млрд. долларов в год.

Негативное воздействие автомобильного транспорта проявляется не только в загрязнении атмосферы. Автомобильный транспорт является основным источником шумового загрязнения в городах, причиной отчуждения и деградации земли, используемой для стоянки и хранения автомобилей, загрязнения окружающей среды твердыми и жидкими отходами транспортной деятельности.

Придорожные территории загрязняются продуктами износа шин, антифрикционных материалов и дорожного покрытия. Проливы смазочных материалов, топлива и эксплуатационных жидкостей загрязняют почву.

Реальная ситуация такова, что число автомобилей будет и далее возрастать. Поэтому актуальнейшей задачей становится минимизация негативного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

В настоящее время большая часть автомобилей снабжена двигателями внутреннего сгорания, существенным недостатком которых являются выделяющиеся в окружающий воздух выхлопные газы вредные для здоровья человека.

В камере сгорания автомобильного двигателя происходит химическое соединение элементов, входящих в состав топлива, с кислородом воздуха, сопровождающееся интенсивным выделением тепла, которое и преобразуется в работу. Для полного сгорания одного кг бензина требуется 14,8 кг воздуха.

Однако за тысячные доли секунды, отводимые на процесс сгорания в цилиндре, не происходит полного перемешивания топлива с воздухом, и остающиеся от предыдущего цикла продукты сгорания препятствуют доступу кислорода к частицам топлива. В результате не всё топливо успевает соединиться с кислородом воздуха, и часть его в виде токсичных оксида углерода и углеводородов выбрасывается в атмосферу.

Горючая смесь, в которой топлива больше, чем может быть окислено кислородом, поступившим с воздухом, называется богатой. Если же воздуха больше, чем необходимо для полного сгорания топлива, то смесь называется бедной.

Для увеличения мощности двигателя приходится в цилиндры вводить больше топлива, чем это теоретически необходимо. И хотя не всё топливо при этом сгорит и двигатель будет работать менее экономично, зато будет получена требуемая мощность.

На многих режимах работы двигателя горючая смесь не соответствует теоретически требуемой для полного сгорания топлива. Происходит выброс в атмосферу токсичных веществ. При этом их концентрации также лежат в широких пределах.

В состав отработавших газов входят следующие токсичные вещества и поэтому наиболее опасные для здоровья человека: окись углерода, окислы (окись и двуокись) азота, углеводороды, среди которых особую опасность представляют полициклические ароматические углеводороды и, в частности, бенз(а)пирен, способствующий возникновению онкологических заболеваний, альдегиды (формальдегид и акролеин), соединения серы, свинец и его соединения, сажа.

Оксид углерода образуется при горении с недостатком кислорода, а также в ходе диссоциации СО₂ при температурах 2000 К, при окислении углеводородов и частичном окислении сажи.

Диоксид углерода СО₂ – продукт полного сгорания углеводородов. СО₂ образуется в камере сгорания, нейтрализаторах и выпускной трубе.

Углеводороды С x Н y представлены несколькими десятками различных веществ. Наличие углеводородов в отработавших газах обусловлено такими явлениями, как неполнота сгорания топлива, наличием в камере сгорания зон относительно низких температур, неоднородность топливно-воздушной смеси, пропуски зажигания в отдельных циклах или цилиндрах двигателя. Кроме того, в камере сгорания идут не только процессы глубокого окисления компонентов топлива, приводящие к образованию СО, СО2, Н2О, но и пиролиз, а также синтез новых углеводородов, которые не содержатся в исходном топливе (полициклические ароматические углеводороды, альдегиды, фенолы и т.п.). Наибольшую опасность представляет 1,2-бензапирен, являющийся сильным канцерогеном.

Сажа. Образуется при сгорании углеводородов в условиях значительной нехватки кислорода (коэффициент избытка воздуха α = 0,33-0,7). Выход сажи также возрастает при увеличении массового отношения С/Н в топливе. На поверхности частиц сажи происходит сорбция полициклических ароматических углеводородов. Это является причиной отнесения сажи к разряду опасных загрязнителей. При больших количествах твердых частиц отработавшие газы делаются видимыми – двигатель дымит.

Оксиды азота NOx . Среди всех оксидов азота, образующихся в камере сгорания ДВС, преобладает NO. Его доля в отработавших газах бензиновых двигателей достигает 99 %, а в дизельных – более 90 %. При сгорании топлива в цилиндрах двигателя возникают высокие температуры и давления. Входящий в состав воздуха азот при этих условиях вступает в реакцию с несгоревшим кислородом, в результате чего образуются оксиды азота – весьма токсичные вещества.

Другим важным источником образования NО выступают азотсодержащие компоненты топлива, которые значительно легче окисляются, чем атмосферный азот.

Соединения серы. Сера входит в состав топлива и при его горении окисляется до S О₂. Оксид серы (IV) может окисляться дальше:

2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3. (9)

Взаимодействие оксида серы (VI) с парами воды при температурах ниже 815 К приводит к образованию серной кислоты:

SO 3 + HO 2 → H 2 SO 4.

Токсичные вещества образуются также из-за применения топлив с некоторыми присадками и примесями: это свинец при использовании этилированного бензина и сернистый ангидрид при работе дизелей на топливах, содержащих серу.

Особенно опасен свинец, представляющий реальную угрозу здоровью населения: свинцовая интоксикация даже при небольших дозах ведет к нарушению деятельности центральной нервной системы, развитию анемии и болезней почек, а у детей – к отставанию в умственном и физическом развитии.

Наряду с процессом горения топлива при выполнении транспортной работы протекают еще ряд процессов, вносящих свой вклад в общую картину ингредиентного и параметрического загрязнений. Таковыми являются:

1. Испарение топлива и других эксплуатационных материалов;

2. Износ поверхностей. Является причиной загрязнения окружающей среды минеральной пылью, резиновой крошкой, частицами металлов, асбестосодержащими частицами фрикционных материалов;

3. Акустическое излучение, производимое при работе автотранспортного средства, т.е. шум.

Кислотные дожди

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒

Последнее изменение этой страницы: 2019-04-10; Просмотров: 91; Нарушение авторского права страницы