Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению реальных возможностей ограничения этих выбросов.
Конечной целью защиты атмосферного воздуха от загрязнения является решение трех основных задач:
1) создание замкнутых циклов производства с полезным использованием всех технологических отходов;
2) глубокая очистка вентиляционных выбросов;
3) перевод автотранспорта (а со временем и авиации) на двигатели, не дающие токсичных выбросов в атмосферу. Для решения этих сложных задач требуется значительный период времени и совместные работы ученых и специалистов разных специальностей как внутри страны, так и в рамках международного сотрудничества, большие капитальные и эксплуатационные затраты.
Основной задачей ближайших лет является: а) разработка и применение различных технологических процессов и, прежде всего, процессов сжигания топлив с пониженным выбросом токсичных веществ в атмосферу; б) разработка, исследование и внедрение методов и аппаратов для улавливания или уничтожения основных токсичных веществ.
2.3.1 Изменение концентрации CO2 в атмосфере
2.3.2 Нарушение озонового слоя Земли.
Несмотря на то, что в атмосфере содержится небольшое количество озона, он является ее важнейшей составляющей. Озон активно поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца и таким образом определяет распределение температуры в стратосфере, а также является охранным щитом от жесткого ультрафиолетового излучения, опасного для всего живого на Земле. Озон образует в атмосфере озоносферу. Содержание озона в атмосфере составляет 6 * 10-5 % (по массе); его общее количество достигает 3,3·109т. (из них 1,16·108 т находится в тропосфере). Среднее время жизни озона в атмосфере составляет около 50 сут.
Основное количество озона распределено на высотах от 15 до 45 км с максимумом на высоте 15 - 25 км (на более низких высотах - в полярных широтах, выше в тропиках). Содержание озона достигает своего максимума весной в северном полушарии и составляет в среднем 446ДЕ - добсоновских единиц (1 ДЕ - = 0,001 см озона при нормальном давлении и температуре); осенью оно примерно вдвое меньше.
Среднее годовое количество озона в озоносфере составляет 300 ДЕ (т.е. всего около 3 мм при нормальных условиях), а на экваторе - еще меньше (до 200 ДЕ). Существует большая естественная изменчивость концентрации озона в атмосфере вследствие переноса его упорядоченными и турбулентными потоками (в основном на высотах менее 25 км), а также вследствие того, что различные фотохимические реакции (выше 25 км) притекают с разной скоростью. Только дневные вариации концентрации озона достигают ±25 %.
Средняя скорость разрушения озона (за счет фото диссоциации и других и других естественных процессов) составляет 6,6·1010 молекул/(см2·с). Антропогенное воздействие на озонный слой представляется реальным и опасным, хотя выявить антропогенные эффекты на фоне большой естественной изменчивости концентраций озона не просто.
Основными антропогенными процессами производства веществ, приводящими к нарушению озонного слоя, являются: работа холодильников и аэрозольных установок (и упаковок), выделяющих галогеноуглероды (хлорфторметаны, или фреоны); разложение минеральных удобрений (выделяющих закись азота); полеты высотных самолетов (выброс окислов азота, паров воды); ядерные взрывы (ведущие к образованию значительного количества окислов азота). Наблюдаются также проникновения в стратосферу и других соединений хлора (антропогенного происхождения).
Из тропосферы в стратосферу проникают, как правило, лишь инертные (в химическом отношении) вещества, такие, как фреоны, закись азота. В стратосфере под действием ультрафиолетового излучения фреоны выделяют хлор, ведущий к разрушению стратосферного озона.
В целом на основании наблюдений и расчетов можно сделать вывод о том, что с 1970 г. Общее изменение содержания озона, которое можно отнести на счет антропогенных воздействий, составляет не более 2%. Это значение находится ниже предела уверенного обнаружения.
Таким образом, хотя в ближайшие годы вследствие влияния антропогенных факторов общее содержание озона, по-видимому, будет меняться мало, возможно существенное перераспределение озона по высоте, что может привести к заметным изменениям климата и другим негативным последствиям. Это указывает на чувствительность озоносферы к уже существующему антропогенному воздействию. Отметим также, что максимального уменьшения содержания озона следует ожидать в конце зимы и высоких широтах (этот эффект в 3- 4 раза сильнее, чем в низких широтах летом).
Целесообразно подчеркнуть вообще высокую уязвимость верхней атмосферы. Кроме уже рассмотренных эффектов, связанных с озоносферой, следует указать на появление в верхней атмосфере, в области ионосферы, зон с пониженной электронной концентрацией (так называемых "ионосферных дыр"). Наблюдается появление или усиление эмиссий, нехарактерных для естественного свечения верхней атмосферы. Это воздействие обусловлено:
· накоплением в верхней атмосфере различных веществ за счет диффузии
· накоплением в верхней атмосфере различных веществ при запусках мощных ракет
· влиянием электромагнитных излучений передающих устройств.
Ультрафиолетовое излучение существенно влияет на здоровье человека, способствуя образованию витамина Д3, вызывая солнечные ожоги, болезни глаз, аллергические реакции и заболевания кожи, включая раковые. Кроме образования витамина Д, все это является вредным для человека. Увеличение ультрафиолетового излучения на 1% ведет к увеличению заболеваемости немеланомным раком кожи белее, чем на 2% (это статистически хорошо проверено). Есть указания, что увеличение жесткого ультрафиолетового излучения ведет к возникновению и злокачественных меланом. Особенно подвержены подобным заболеваниям люди со светлой кожей, живущие в низких широтах. Ультрафиолетовое излучение изменяет реакцию и иммунологическую системы человека и животных.
3 Приоритетные загрязнители городов
Проблема загрязнения воздуха в городах значительно обострилась в последнее десятилетие в результате интенсивного развития промышленности, энергетики и транспорта. В проблеме охраны окружающей среды она приобрела большое социальное и государственное значение. Первостепенными ее задачами являются контроль и защита воздушного бассейна городов от загрязнения вредными веществами.
Трудности в решении этих задач связаны с быстрым ростом выбросов в атмосферу и неравномерностью из распространения. Основная масса выбросов сосредоточена вблизи из источников - вокруг городов и промышленных центров, общая площадь которых составляет менее десятых долей процента всей площади планеты. В этих сравнительно небольших зонах концентрации примесей на 2-3 и более порядков выше, чем вдали от них.
С развитием городов и их слиянием это положение сохраниться, если суммарная площадь городов увеличится даже на порядок. Вместе с тем в городах многих стран проживает большая часть населения, на здоровье которых, прежде всего сказывается загрязнение атмосферы. По мере роста города, если в нем и не развиваются крупные промышленные объекты, уровень выбросов вредных веществ повышается, поскольку увеличиваются число автомобилей, мощности отопительных, бытовых и других источников. Доля городского населения и жителей крупных городов непрерывно возрастает. Так за последние 100 лет число жителей в городах мира с населением более 100 тыс.чел. увеличилось примерно в 3 раза.
С нарастанием вредных выбросов в городах увеличивается ущерб, который они наносят населению и окружающей среде. Установлена зависимость числа заболеваний хроническим бронхитом, эмфиземой легких, астмой от степени загрязнения воздуха.
Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими, газообразными и оказывать вредное действие на окружающую среду непосредственно, после химических превращений в атмосфере либо совместно с другими веществами. Они обуславливают изменения природного состава атмосферы, которые сопровождаются серьезными последствиями:
1) опасностями для здоровья людей и животных;
2) разрушением окружающей среды или некоторых ее частей (природных регионов, районов проживания или трудовой деятельности), которое приводит к таким воздействиям на общество, которые не всегда могут быть исчислены в денежном выражении;
3) ухудшением комфортности (например, появлением неприятных запахов, ухудшением видимости).
Указанные последствия являются результатом действия, как самих загрязняющих веществ, так и их сочетания с компонентами атмосферы, усиливающих действие загрязнителей. Эти компоненты атмосферы включают озон, фотохимические окислители, солнечный свет и участвуют в образовании фотохимических смогов.
Из более чем 200 загрязнителей атмосферного воздуха, на которые установлены нормы предельно допустимых концентраций, следует выделить пять основных, определяющие на 90-98% валовой выброс вредных веществ в большинстве городов:1) твердые частицы (пыль, зола, сажа), 2) оксиды серы, 3) оксиды азота, 4) оксиды углерода, 5) углеводороды. Для большинства промышленных регионов характерно следующее весовое соотношение поступления этих веществ в атмосферный воздух: оксид углерода около 50%, оксид серы около 20%, твердые частицы 16-20%, оксиды азота 6-8%, углеводороды 2-5%.
К крупным загрязнителям атмосферного воздуха следует также отнести аммиак, сероводород, сероуглерод, озон, альдегиды, полициклические ароматические углеводороды, хлорорганические соединения, фториды, соединения свинца, кадмия, ртути, ряд многокомпонентных "пахучих" соединений и др.