Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающую при эрозии почвы, частицы морской соли); туман; дым и газ от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного, животного происхождения и др.
Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, например, выпадение космической пыли, либо локальными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов.
Горением называется быстропротекающее химическое превращение веществ, сопровождающееся выделением большого количества теплоты и ярким свечением (пламенем).
В обычных условиях горение представляет собой процесс интенсивного окисления или соединения горючего вещества с кислородом воздуха. Водород и некоторые металлы могут гореть в атмосфере хлора, медь - в парах серы, магний - в диоксиде углерода и т. д. Сжатый ацетилен, хлористый азот, озон и некоторые другие могут взрываться и без кислорода.
Горение бывает полное и неполное. Полное - протекает при достаточном количестве кислорода и заканчивается образованием веществ, не способных к дальнейшему горению. Если кислорода недостаточно, то происходит неполное горение, сопровождающееся образованием горючих и токсических продуктов - окиси углерода, спиртов, альдегидов и пр.
В зависимости от скорости распространения пламени различают дефлаграционное (нормальное) горение, взрыв и детонацию. При дефлаграционном горении скорость распространения пламени составляет от нескольких сантиметров до нескольких метров в секунду.
Когда горение происходит в замкнутом пространстве или выход газа затруднен, последующие слои горючей смеси нагреваются не только путем теплопроводности, но и за счет, повышения давления вследствие их адиабатического сжатия. Это способствует увеличению скорости распространения пламени и может привести к взрыву.
Взрыв - это быстрое превращение вещества, сопровождающееся выделением энергии и образованием сжатых газов, способных производить работу. Скорость пламени при взрыве достигает сотни метров в секунду.
При дальнейшем ускорении распространения пламени весь объем горючей смеси за счет адиабатического сжатия может подвергаться нагреванию до температуры горения. Такое горение называется детонацией. Скорость распространения пламени при этом превышает скорость звука (тысячи метров в секунду).
Если реагирующие вещества находятся в одинаковом агрегатном состоянии, то горение называют гомогенным, а если в различных и имеется граница раздела фаз в горючей системе, то - гетерогенным.
Пожары обычно характеризуются гетерогенным диффузионным горением, которое ограничивается диффузией кислорода воздуха в очаг горения. При пожарах в замкнутых объемах могут возникать условия, приводящие к взрывам и детонации.
Пожаром называется неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб. Он характеризуется: образованием открытого огня и искр; повышенной температурой воздуха, предметов и т. п., токсичных продуктов горения и дыма; пониженной концентрацией кислорода; повреждением зданий, сооружений и установок; возникновением взрывов. Все это относится к опасным и вредным факторам, воздействующим на людей.
Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.
Например, основные источники загрязнения атмосферного воздуха в Астраханской области - ООО «Астраханьгазпром», ООО «Астраханьэнерго», ООО «АстрБурГаз».
В атмосферу от стационарных источников поступило 118,5 тыс. т загрязняющих веществ, в том числе в г. Астрахань – 9,2 тыс. т.
Основным загрязнителем воздушного бассейна области является предприятие ООО «Астраханьгазпром» – его выбросы составляют 102 тыс. т или 86% от областного объема. Увеличение валовых выбросов загрязняющих веществ в атмосферу на предприятии ООО «Астраханьгазпром» по сравнению с 2002 г. на 3,2 тыс. т связано с увеличением объемов переработки пластового газа.
Главные источники загрязнения атмосферы — промышленные, транспортные и бытовые выбросы.
Ежегодно промышленность и транспорт Астраханской области выбрасывают в атмосферу около 200 тысяч тонн загрязняющих веществ. Это означает, что на одного жителя области в среднем приходится до 200 кг загрязнений. Значительная часть выбросов в атмосферу области (около 60%) приходится на предприятие «Астраханьгазпром».
Для того, чтобы защитить людей и другие организмы от воздействия загрязнителей, устанавливают предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в природной среде.
В последние годы выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от промышленных предприятий снижаются. Это связано со спадом производства на предприятиях г. Астрахани и некоторым улучшением работы предприятия «Астраханьгазпром» в вопросах экологии. Но вместе с тем, увеличивается количество загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу от передвижных источников — автотранспорта.
Загрязняющие вещества, поступающие в воздух, как правило, несвойственны его составу или имеют незначительное содержание в естественных условиях. Это такие вещества, как: сернистый газ, водород, сажа, аммиак, оксиды азота, формальдегид и другие летучие органические вещества. Загрязняющим веществом является и углекислый газ, так как повышение его содержания в атмосферном воздухе вызывает «парниковый эффект» — потепление климата Земли.
Любое увеличение мощности промышленных предприятий приведет к повышению загрязнения атмосферы. В настоящее время наиболее приемлемым способом снижения загрязнения окружающей среды выбросами промышленных предприятий является использование пылеулавливающего и газоочистного оборудования.
На состояние воздушной среды оказывают влияние предприятия коммунального хозяйства. В холодные зимы загрязнение воздуха от этих предприятий возрастает.
Мощным источником загрязнения атмосферного воздуха в прошлые годы явились аварийные выбросы загрязняющих веществ предприятиями «Астраханьгазпром» и «Астраханьбумпром». При этом в воздушную среду поступали метан, сероводород (H2S), меркаптаны, оксиды азота (NO, NO2), сажа, но больше всего диоксида серы. Между тем, повышенное содержание в атмосфере соединений серы и азота вызывает кислотные осадки. Это стало большой экологической проблемой как для Астраханской области, так и страны в целом.
Автотранспорт является одним из основных, а часто — главным источником загрязнения воздуха. Поэтому снизить загрязнение воздуха позволяет использование всевозможных устройств, уменьшающих поступление загрязняющих веществ с выхлопными газами. В развитых странах сейчас широко используются такие устройства — катализаторы, обеспечивающие более полное сжигание топлива и частичное улавливание загрязняющих веществ. Важным мероприятием по снижению токсичных выбросов от автомобилей является замена содержащих ядовитый свинец добавок в бензин менее токсичными и использование неэтилированного бензина. Весь бензин, производимый на предприятии «Астраханьгазпром», вырабатывается без добавок, содержащих свинец, что значительно сокращает загрязнение окружающей среды этим опасным веществом.
В нашей стране применение автомобильных катализаторов не является обязательным, поэтому на автомобилях отечественного производства они не используются. В последние годы на дорогах России появилось много старых автомобилей импортного производства, использование которых в зарубежных странах без катализаторов запрещено. Это значительно ухудшило качество атмосферного воздуха на улицах многих городов, и, в том числе, в Астрахани.