Объем антропогенного воздействия на природу и ОС в 21 веке стал слишком велик и приблизился к пределу устойчивости БС.
В. Антропогенное загрязнение окружающей природной среды
В природу попадает все больше чуждых ей веществ, порой сильно токсичных для живых организмов, часть из них не включается в естественный круговорот и накапливается в БС, вызывая опасность для всего живого.
Любой процесс в техногенной и природной среде (ПС) совершается с образованием отходов в виде материальных и энергетических потоков. Закон о неустранимости отходов и побочных воздействий производств гласит: «В любом хозяйственном цикле образуются отходы и побочные эффекты, они не устранимы и могут быть переведены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве».
Негативная деятельность человека по отношению к ПС проявляется в следующих направлениях:
- загрязнение окружающей ПС;
- истощение природных ресурсов;
- разрушение ПС.
Под загрязнением СО понимают физико – химические изменения состава природного вещества: воздуха, воды, почвы.
Загрязнение природной среды бывает:
- космическое (естественное) которое земля получает из космоса или из-за извержения вулканов.
- антропогенное, совершаемое в результате хозяйственной деятельности человека.
Источниками антропогенного загрязнения являются: промышленность, с/хозяйство, транспорт.
Загрязнение атмосферы
Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющиими атмосферу (АС), являются: оксид углерода СО, диоксид серы SО2, оксиды азота NOх, углеводороды СnНm [К1] и пыль.
Сопоставляя данные по количеству выбросов можно сделать вывод, что основная роль в общем загрязнении АС принадлежит не Человеку, а естественным природным явлениям. Например:
· Оксиды серы (SO) - 750 млн т в год, из них естественные источники – 87%, антропогенные - 13%
· Оксид углерода (CO) – 94% и 6%
· Пыль – 73% и 27%
Источники антропогенных выбросов располагаются кучно, в основном в крупных городах. Поэтому здесь основную роль в загрязнении воздуха играют техногенные источники, несмотря на их сравнительно малый вклад в суммарное загрязнение АС.
Атмосфера (АС) - газовая оболочка Земли. Ближайшая к земле часть АС (до 18 км), называется тропосферой, где находится 80% массы всей АС.
Состав чистого сухого воздуха (по массе) у поверхности Земли следующий:
· азота N2 – 75,5%
· кислорода О2 – 23,1%
· аргона Аr – 1,29%
· углекислого газа СО2 – 0,05%.
· остаток, равный 0,06%, приходится на остальные газы (Ne, He, Кr),закись азотаN2О, водородН2 и озон О3.
Массовые выбросы загрязняющих веществ в АС приводятк следующим негативным последствиям:
- росту в воздухе их концентрации выше ПДК
- образованию смога
- кислотным дождям
- парниковому эффекту
- разрушению озонового слоя
Смог образуется в результате наличия трех факторов:
· крупномасштабного выброса в АС различных органических веществ и окислов азота
· высокой солнечной активности
· малой подвижности воздуха
Двуокись азота NО2, взаимодействуя с солнечными лучами, образует химически активный радикал кислорода О*, который, в свою очередь, может привести к образованию озона:
NO2 + hv ® NO* + O*
O2 + O* ® O3
O* и О3 окисляют органические вещества, содержащиеся в выбросах. Образующаяся в результате органика является основной составляющей облаков смога который служит причиной заболеваний органов дыхания.
Сера, азот и их окислы, выбрасываясь в АС, претерпевают ряд превращений, приводящих в конечном итоге к образованию серной и азотной кислот:
S + O2 ® SO2 + H2O ® H2SO3 + O2 ® H2SO4
N2 + O2 ® NO2 + H2O ® HNO3
Выпадение кислот на землю осуществляется в виде кислотных дождей.
Среднегодовая температура на Земле растает, что ведет к явлениюпарникового эффекта.
Количество энергии поступающее на землю за год от:
- солнечного излучения = 25· 10²³Дж, ( 99,8%)
- земных источников – 37 · 10²°Дж (0,18%)
- антропогенных – 3 · 10²° Дж (0,02%)
Солнечная энергия поступает на Землю в оптическом диапазоне. Если бы Земля только поглощала энергию, и не излучала ее, то все живое бы погибло. Земля, как всякое физическое тело, излучает энергию в ИК диапазоне.
Многоатомные газы (CH4- метан, CO2- диоксид углерода, NO2- диоксид азота, N2O- оксид диазота) выделяемые в ходе техногенных процессов пропускают видимые солнечные лучи и поглощают ИКИ Земли. Они играют роль пленки или стекла, какими покрывают теплицы и парники.
Концентрация в АС многоатомных газов растет. Это служит причиной потепления климата (парникового эффекта) на Земле.
С загрязнением АС связано ухудшение озонового слоя, основная функция которого состоит в охране человека и ПС от воздействия УФИ (λ < 290 нм).
Озон – газ, молекулы которого состоят из трех атомов кислорода О3. В приземной атмосфере содержание озона = 10ˉ7 - 10ˉ6 %.
Озон сильно ядовит, его концентрация в воздухе, равная 10ˉ5 %, считается предельно допустимой. Концентрация = 4 ·10ˉ4 % - смертельной.
Общее количество озона в АС составляет около 3 млр. т.