Природные источники загрязнения атмосферы

 

1.
СНиП 2.03.01-84* Бетонные и железобетонные конструкции/Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2001. – 76с.

2.
Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс: Учеб. для вузов. – 5-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 767с.

3.
Бушков А.В. Железобетонные конструкции, часть 1: Учеб. для втузов. – М.: Стройиздат Наркомстроя, 1940. – 157с.

4.
Бондаренко В.М., Суворкин Д.Г. Железобетонные и каменные конструкции: Учеб. для вузов. - М., Высшая школа, 1987.

5.
Сахновский К.В. Железобетонные конструкции: Учеб. для вузов. – 8-е изд., пререраб. - М., Госстройиздат, 1961. – 840с.

6.
Сетков В.И., Сербин Е.П. Строительные конструкции: Учебник. – 2-е изд., доп. и испр. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 448с.

 

Лекция№12

Источники загрязнения среды обитания

Источники загрязнения делятся на химические, физические и биологические.

 

Источник загрязнения атмосферы.

 

Основными источниками загрязнения атмосферы являются природные, производственные и бытовые процессы; выделяемые при этом загрязнители могут быть сведены в следующие группы:

1. Естественные загрязнители минерального, растительного, животного или микробиологического происхождения.

2. Загрязнители, образующиеся при сжигании топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, при работе автомобильного, железнодорожного, авиационного, морского и речного транспорта и т.п.

3. Загрязнители, образующиеся в результате промышленных выбросов.

4. Загрязнители, обусловленные сжиганием и переработкой бытовых и промышленных отходов.

В загрязнении воздуха может участвовать один или одновременно несколько источников.

 

Природные источники загрязнения атмосферы

 

В атмосферу выбрасывается 1 млрд. т вредных веществ в год.

Наряду с основными составными частями атмосферный воздух постоянно содержит некоторое количество различных веществ, выделяемых природными источниками. К ним относятся пыль, образующаяся при эрозии почвы, пыль растительного, вулканического и космического происхождения, капельно-жидкая вода (туманы) и частицы морской соли, вулканические газы, а также газы, выделяющиеся во время лесных и степных пожаров, различные продукты растительного, животного или микробиологического происхождения и т.п.

Накопление в воздухе некоторых из этих веществ в больших количествах проявляется иногда в виде уникальных природных явлений. Таковы, например, «кровавые дожди», получившие свое название из-за выпадения в южных районах Европы, и в частности во Франции, вместе с жидкими осадками красноватого мелкого песка, поднятого смерчами в Сахаре.

Вулканические пеплы, выброшенные на большую высоту, длительное время остаются в воздухе во взвешенном состоянии и образуют облака, которые могут переноситься на значительные расстояния. Так, вошедший в историю «сухой туман», стоявший в 1783 г. в течение трех месяцев над всей Европой, явился результатом деятельности вулканов Исландии. Извержения в 1883 г. Кракатау, а в 1903 г. вулкана Катмай (Аляска) также сопровождались образованием облаков пепла, наблюдавшихся в различных частях света[1].

Лесные и степные пожары. Наиболее частой причиной возникновения лесных и степных пожаров являются молнии. Некоторые из этих пожаров охватывают территорию в несколько сотен гектаров, а образующиеся облака дыма распространяются на десятки и сотни километров.

Морская пыль. Насыщенные солями густые туманы и водяная пыль, возникающие в нижних слоях атмосферы над океаном, при испарении влаги поставляют в воздух кристаллы морских солей, которые над континентами выполняют роль ядер конденсации водяных паров.

Эти соли в основном представлены хлористым натрием. Наибольшие количества солей поступают в атмосферу при больших волнах и штормах.

Ветер переносит морские туманы на большие расстояния. Английские метеорологи утверждают, что над Великобританией туманы содержат примеси солей, вследствие чего в течение года в прибрежных районах вместе с дождями на 1 м² почвы выпадает от 25 до 35 г солей, 70% которых состоит из хлористого натрия.

Космическая пыль. По подсчетам N. A. S. A. общее количество космической пыли, выпадающей на землю, составляет до 10 тыс. т/сут, или 10^-14 г/(см² × с). Происхождение этой пыли еще не получило достаточно четкого объяснения. Согласно существующим гипотезам, эта пыль образуется в зодиакальных туманностях или же непосредственно связана с солнцем.

Гранулометрический состав встречающихся в атмосфере космических частичек колеблется от 0,05 до многих десятков микрон. Скорость седиментации их весьма различна. До входа пылинок в земную атмосферу она характеризуется величиной около 10⁶ см/с, а после входа уменьшается вследствие аэродинамического сопротивления. На высоте 70 км она составляет от 10 до 100 см/с [5].

Снижению скорости седиментации соответствует увеличение концентрации космической пыли, и, начиная с высоты, равной 40 км, она возрастает до 10^-12 г/см³; даже на высоте 10 км все еще наблюдается превышение концентрации космической пыли над концентрациями аэрозолей земного происхождения.

По содержанию химических элементов частички подразделяются на «каменные» и «железные». В «каменных» (они составляют около 75% космических частиц), преобладают натрий, магний, алюминий, кремний, калий, кальций, титан и хром, а «железных» - железо, кобальт и никель.

Наблюдаемое возрастание потока космической пыли в земную атмосферу может привести к так называемому эффекту пылевого экранирования, способному нарушить тепловой баланс атмосферы, что в свою очередь окажет серьезное влияние на климат Земли.

Растительные аэрозоли. Растительная пыльца является причиной ряда аллергических заболеваний дыхательных путей различной степени тяжести. Так, в США число болеющих аллергическим ринитом пыльцевого происхождения, достигает 3 млн. человек.

Размер гранул пыльцы составляет 10 – 50 мкм. Большинство из них обладает гигроскопичностью и увеличивает вес вместе с ростом влажности атмосферы.

Растения выделяют огромные количества пыльцы; так, в разгар цветения от одного растения в воздух поступает несколько миллионов гранул пыльцы в день.

Весной максимальное количество пыльцы выделяется деревьями, летом – щавелем и подорожником, осенью – луговым крестовиком.

В Булонском лесу и его окрестностях (Франция) в апреле на каждый гектар ежесуточно выпадает 840 г пыльцы.

Пыльца злаков и сосен может долгое время оставаться во взвешенном состоянии и уноситься восходящими потоками воздуха на значительную высоту. Формируя здесь облака, эта растительная пыльца может перемещаться на большие расстояния и выпадать в виде настоящих дождей, названных за их цвет «серными». Подобные дожди очень часто наблюдаются в степных районах Франции.

В США пыльцевые облака обнаруживались вплоть до 12 тыс. м высоты, там же отмечены перемещения пыльцевых облаков на расстояние до 650 км.

Споры грибов, папоротников, мха и аналогичных растений встречаются в воздухе до высоты около 1600 м. Правда, с высотой их количество резко уменьшается, но на уровне до 45 м споры грибов присутствуют в атмосфере практически постоянно. Максимальные концентрации спор в воздухе характерны для июля и августа. Как и пыльца, споры грибов могут переноситься воздушными потоками на значительные расстояния, распространяя некоторые виды заболеваний.

Микроорганизмы и выделения животных. Степень загрязнения воздуха микроорганизмами изменяется в широком диапазоне, но их колонии практически всегда присутствуют в атмосфере любых районов земного шара. Даже воздух полярных районов и отдаленных участков океана, расположенных вдали от земли, содержит бактерии. При этом их больше в воздухе тропических, чем полярных, районов.

Содержание микроорганизмов в воздухе уменьшается по мере удаления от побережий материков, однако в прибрежной полосе шириной до 200 км они присутствуют в значительном количестве. Основным источником их поступления в атмосферу является здесь морская вода.

Исследования в метрополитене, магазинах и выставочных залах показали, что количество колоний микроорганизмов в 1 м³ воздуха зависит от степени сосредоточения людей и интенсивности вентиляции. С увеличением количества людей и снижением интенсивности вентиляции содержание бактерий в воздухе возрастает. Анализ 350 проб показал, что на коротких линиях метрополитена содержится в среднем 600 – 800, а на линиях дальнего следования – 1500 – 2500 колоний микроорганизмов в 1 м³ воздуха.

Анализы 216 проб наружного воздуха показали, что в 52% случаев он содержит менее 200, в 38% - от 200 до 500 и в 10% - свыше 500 колоний микроорганизмов в 1 м³.

Естественные процессы гниения, брожения и разложения органических веществ сопровождаются активным образованием аэробных и анаэробных микроорганизмов.

Анаэробные процессы разложения протеинов в отличие от аналогичных аэробных, не сопровождающихся выделением резких запахов, отличаются присутствием неприятных запахов, вызываемых такими конечными продуктами, как аммонийный азот. Гумус (перегной), угольная кислота, сернистые соединения и метан, часто называемый болотным газом. Органические кислоты, бикарбонаты и сероводород также выделяются при разложении. Аммиак, как конечный продукт микробиологического метаболизма, часто присутствует в воздухе животноводческих ферм в концентрациях, воспринимаемых обонянием.

Загрязнение воздуха человеком особенно проявляется в больших городах с высокой плотностью населения. Каждый человек ежедневно выдыхает около 10 м³ воздуха, насыщенного парами воды и содержанием около 4% углекислого газа, а также выделяет 600 – 900 г пота. Поэтому в городе с пятимиллионным населением люди ежесуточно выделяют в атмосферу около 2 млн. м³ СО₂ и около 6000 м³ водяного пара и секрета потовых желез.

В канализационных системах больших городов скапливается значительное количество неприятно пахнущих газов, которые поступают в городскую атмосферу, так как вентиляционные устья сточных труб, как правило, находятся в черте города и располагаются ниже уровня крыш зданий.

Значительное запыление воздуха в городах связано с постоянным износом материалов, обуви и покрышек общественного и индивидуального автотранспорта. При этом в атмосферу поступают тонкие фракции пыли, зачастую содержащие вредные для здоровья соединения кремния, битумов, каучука. Например, в Лос-Анджелесе, где интенсивность движения автомашин очень велика, только вследствие износа автопокрышек в воздух ежесуточно поступает около 50 т пыли.

Источниками загрязнения атмосферы в городах являются также кухни, мусоропроводы, свалки и т.п.

Для сельской местности характерны такие источники загрязнения воздуха, как рассеивание инсектицидов и гербицидов, внесение удобрений, интенсивная вспашка земли, молотьба зерна и т.д.

Нельзя не упомянуть и о таком опасном источнике загрязнения воздуха закрытых помещений, как курение табака, дым которого в равной степени вреден как для самого курящего, так и для окружающих его людей.