Глобальная экологическая проблема, приводящая к кислородному голоданию природы

Основные экологические проблемы, связанные с производством алюминия

На разных этапах производства металла происходит образование вредных газов и твердых отходов, оказывающих негативное влияние на окружающую среду.

Выбросы в атмосферу

Выделение вредных компонентов при производстве алюминия происходит на этапе электролиза глинозема (технического оксида алюминия). В процессе электролиза образуются взвешенные вещества:

• оксиды углерода, серы, азота;
• фтористый водород;
• бензпирен, дибензантрацен, безантрацен;
• фторид натрия, фторид кальция;
• смолистые вещества.

На современном алюминиевом производстве средней мощности на 1 тонну алюминия приходится ориентировочное количество выбросов:

• фтористых соединений — 25 кг;
• сернистого ангидрида — 30 кг.

Если учесть масштабы производства, уровень загрязнения атмосферы за счет выбросов может достичь катастрофических значений.

Чем грозит человечеству глобальное загрязнение воздушной оболочки нашей планеты?
Читать

Определение степени загрязнения воздуха с помощью индекса загрязнения атмосферы
Подробнее

Загрязнение атмосферы Земли: классификация по виду и составу
Смотреть

Твердые отходы процесса производства

Наиболее опасные образования отходов происходят в процессе получения глиноземов из бокситов, это так называемый «красный шлам», представляющий собой густую суспензию из окислов металлов, алюмосиликатов и силикатов.

Красный цвет шламовых отходов обусловлен содержанием ядовитых веществ:

• оксида железа;
• диоксида титана;
• диоксида кремния.

К другим видам отходов алюминиевого производства относятся отработанная огнеупорная и угольная футеровка электролизеров, пековый осадок, огарки и сколы анодов, угольная пена, огнеупорная футеровка.

Переработка отходов и мусора – основное направление экологии в борьбе за чистоту планеты
Читать

Утилизируем отходы, а получаем… энергоресурсы. Эффективные методы переработки мусора
Подробнее

Как собирают и сортируют бытовой мусор в мире и России
Смотреть

Перспектива экологической безопасности России – вторичное использование ТБО
Далее

Рейтинг городов России с самым высоким уровнем загрязнения

В государственном докладе «О состоянии и об охране окружающей среды» Министерства природных ресурсов и экологии РФ приведен перечень самых загрязненных городов России по состоянию на 2018 год. Среди них:

• Абакан;
• Ангарск;
• Барнаул;
• Иркутск;
• Зима;
• Искитим;
• Красноярск;
• Кызыл;
• Норильск;
• Новокузнецк;
• Новосибирск;
• Селенгинск;
• Свирск;
• Челемхово;
• Черногорск;
• Улан-Удэ;
• Чита;
• Шелехов.

В перечень попали большинство крупных городов Красноярского края, включая Лесосибирск и Минусинск. Наиболее опасными для проживания признаны Красноярск и Норильск.

В Курске, Рязани, Самаре и Оренбурге было зафиксировано разовое превышение максимальной концентрации свинца, ксилола, этилбензола и сероводорода, но они не вошли в приоритетный перечень.

Экология Курска

Экология Рязани

Экология Самары

Экология Оренбурга

Также туда не включили Магниторск с высоким уровнем загрязнения, так как концентрация вредных и токсичных веществ в сравнении с 2017 г. снизилась в 2 раза.

Таким образом, к основным источникам загрязнения относятся антропогенные факторы. В городском воздухе наблюдаются повышенные концентрации бензапирена, оксида азота, пыли, сажи, серы и формальдегида. Наибольшую опасность представляют автотранспортные выхлопы, которые занимают второе место по катализатору загрязнения после ТЭС и АЭС. Химическая промышленность отличается небольшим количеством выбросов, но их токсичность в разы превышает остальные вредные вещества.

Контроль над чистотой воздуха

Для сохранения здоровья людей и уменьшения экономического ущерба проводится регулярное наблюдение за состоянием окружающей среды в рамках ЕГСЭМ.

Для контроля чистоты воздуха создаются стационарные посты наблюдения. Датчики загрязнения воздуха размещаются в маршрутных и передвижных (подфакельных) постах.

Количество стационарных постов зависит от численности населения:

На территории России действует 1185 постов. Они следят за атмосферой в 334 городах. Например, в Москве функционирует 23 поста.

Правила борьбы с загрязнениями воздуха прописаны в государственной программе «Охрана окружающей среды на 2012–2020 гг.». Однако некоторые цели пока остаются недостигнутыми. Например, показатели загрязнения воздуха металлургическими заводами и предприятиями топливной энергетики в 2016 году отставали от запланированных на 10%. Рост количества автомобилей привел к отставанию еще на 11%.

Причины невыполнения программы – недофинансирование и сокращение инвестиций на фоне нестабильной экономической ситуации в стране.

Влияние транспорта на воздушное пространство

Основным источником выброса в атмосферу угарного и углекислого газов является автотранспорт. Причинами этого являются:

• неудовлетворительное техническое состояние автомобилей;
• использование бензина низкого качества с содержанием металлов;
• отсутствие спроса на автомобили, соответствующие экологическим требованиям по причине их высокой стоимости.

Сгорание бензина в топливном баке автомобиля приводит к поступлению в воздух углеводородов — несгоревших составляющих топлива. Часть их превращается в сажу и смолы.

Меньше влияет на воздух железнодорожный транспорт. Вредные отходы образуются при отработке горючего тепловозами. Замена их на электровозы приводит к снижению ущерба.

Развитие технологий и транспорта позволит снизить влияние на атмосферу. Сегодня разрабатываются и внедряются:

• электромобили — исключают горение топлива, выделение токсичных веществ;
• водородное топливо — заставляет двигатели работать бесшумно, резко сокращает вредные выбросы;
• герметичные капсулы, передвигающиеся по тоннелю на монорельсе.

Как уменьшить загрязнение воздуха?

Для решения данной проблемы в больших городах необходимо использовать на крупных промышленных предприятиях фильтры очистки, безотходное производство и заниматься озеленением промышленных районов. Для уменьшения выбросов автомобильного транспорта необходимо устанавливать на выхлопные трубы фильтры очистки, добавлять в топливо примеси которые исключают содержание свинца, а также необходимо наладить производство эко-автомобилей.

Все автотрассы необходимо отделять от жилых домов с помощью зеленых насаждений. При возможности крупные предприятия необходимо размещать за чертой города. В сельском хозяйстве для удобрения фермерских угодий необходимо использовать удобрения из компоста и навоза, дабы исключить использования химических удобрений.

Правительства многих стран создают нормативную базу, в которой регулируются нормы выбросов вредных веществ в воздушное пространство. И только совместные усилия каждого жителя планеты помогут в решении данной проблемы.

Возможные последствия

Поскольку феномен возникает в результате смешивания разных опасных веществ, он оказывает разностороннее негативное влияние на здоровье живых существ и окружающую среду. Какое именно, зависит от химического состава.

Воздействие на человека

Смог крайне опасен для человека, на что постоянно обращают внимание ученые. Это одна из главных причин преждевременной смерти

• головные боли и тошнота;
• нарушение сна;
• снижение физической работоспособности;
• болезни органов дыхания (например, астма, бронхит);
• сердечно-сосудистые заболевания (вплоть до инфаркта или инсульта);
• онкологические заболевания.

При сильном загрязнении воздуха возникает риск удушья. Разъясняя, чем для человека опасен смог, ученые советуют воздержаться от занятий спортом на улице и других видов физической активности.

Влияние на растения

Присутствующие в воздухе вредные вещества вызывают у растений стресс, ослабляют их. Под их воздействием происходят:

• снижение фотосинтезирующей способности;
• разрушение воскового слоя на поверхности листьев;
• нарушение усвоения питательных веществ и воды;
• снижение устойчивости к болезням и вредителям.

Кислоты и азот, которые накапливаются в почве в чрезмерном количестве, нарушают естественный биобаланс. Почвы окисляются, из них вымываются жизненно важные вещества и попадают во время дождя в грунтовые воды. Одновременно высвобождаются ранее связанные тяжелые металлы и алюминий, наносящие вред корням.

Плохо растут сельскохозяйственные культуры. Сильное загрязнение воздуха приводит к снижению урожайности на 5-15%. И это еще одна опасность для человека, чья деятельность в основном и является причиной смога.

Другие последствия

Загрязняющие вещества оказывают вредное воздействие не только на живые организмы:

• выпадают на землю в виде кислотных дождей, вызывая окисление почв и водоемов, в том числе высоко в горах;
• разрушают конструкционные и строительные материалы: камень, стекло, сталь, бронзу, железо. Страдают современные сооружения и памятники культурного наследия;
• снижают производительность гелиоустановок, вследствие чего сильно уменьшается количество вырабатываемой энергии.

Последствия загрязнения

Последствия загрязнения можно условно разделить на обратимые и необратимые. К первой категории относятся случаи, когда биотоп может постепенно восстановиться, если будет прекращено дальнейшее загрязнение окружающей природы. Во втором случае урон настолько большой, что полное восстановление прежних характеристик среды уже не представляется возможным. Когда речь заходит об антропогенном загрязнении, причины и последствия данного феномена взаимосвязаны. От засорения почв, водных ресурсов и атмосферы страдают не только все виды животных и растений, но и сам человек.

Деградация окружающей среды

Загрязнение среды в первую очередь приводит к ее деградации. Выбросы углекислого газа и других соединений в атмосферу ухудшают проникновение солнечных лучей к поверхности земли. Это приводит к тому, что воздушная оболочка планеты постепенно разогревается, вызывая нарушение процесса фотосинтеза у растений.

Таким образом, постепенно снижается выработка кислорода. Выбросы в атмосферу оксида азота и диоксида серы способны стать причиной кислотных дождей и вымирания биотопов. Разливы нефти приводят к отмиранию растений и гибели животных на больших территориях. Флора и фауна оскудевают.

Здоровье человека

Уже доказана взаимосвязь более 300 опасных заболеваний с состоянием экосистемы. В регионах с повышенным уровнем загрязнения воздуха чаще диагностируется рак легких, астма, хронические бронхиты и заболевания сердечно-сосудистой системы. Употребление пищи, в которую попали тяжелые металлы, может стать причиной нарушения работы почек, печени, поджелудочной железы и органов пищеварения.

Воздействие данных соединений повышает риск развития злокачественных опухолей внутренних органов. Загрязнение воды приводит к повышению количества случаев заболеваемости дерматологическими патологиями. Вибрация приводит к поражению опорно-двигательного аппарата и нарушению работы нервной системы.

Неплодородные земли

Нерациональное использование сельскохозяйственных угодий, в т.ч. выраженное систематическим применением инсектицидов, гербицидов, удобрений, а также сливом химических отходов, приводит к истощению почв. Грунт становится неплодородным.

Сейчас более 27% земель, которые ранее использовались для выращивание культурных растений, засолены или просто стали неплодородными. Возможность восстановления данных угодий активно изучается, но даже отдых на протяжении 10 лет не всегда позволяет земле снова стать плодородной.

Кроме того, в рамках развития сельского хозяйства активно распахивается целина. Это нередко приводит к тому, что питательный слой почвы, не удерживаемый корнями растений, сдувается ветрами. Из-за этого обширные территории стали похожими на пустыню.

Истощение озонового слоя

Озоновый слой – это тонкая оболочка, которая защищает землю от вредного ультрафиолета и других излучений, исходящих из космоса. Без нее жизнь на суше была бы невозможной. Сейчас отмечается истончение данного слоя. Способствуют этому процессу выбросы хлорфторуглеродов. Из-за деятельности человека отмечается формирование озоновых дыр, через которые космическая радиация может свободно проникать на поверхность планеты.

Глобальное потепление

Глобальное потепление относится к самым опасным последствиям засорения природы. Выбросы большого количества углекислого газа и других соединений провоцируют парниковый эффект. Тепло задерживается возле земли. Повышение температуры атмосферы приводит к стремительному таянию ледников.

За последние 25 лет более 30% ледников, располагающихся в горных областях, уже растаяли. Однако горными ледниками дело не ограничивается. Стремительно тают ледники, располагающиеся в Гренландии, на северном и южном полюсах. Глобальное потепление приводит затоплению прибрежных территорий.

Некоторые страны оказываются под угрозой затопления. Глобальное потепление спровоцировало учащение случаев сезонных затоплений, повышение интенсивности торнадо и других природных катаклизмов. Считается, что в отдаленном будущем глобальное потепление может стать причиной нарушения океанических течений и следующего ледникового периода.

Последствия

Загрязнение атмосферы – одна из основных причин роста числа респираторных заболеваний, как острых, так и хронических. Вредные примеси, содержащиеся в воздухе, способствуют развитию рака лёгких, сердечных болезней, инсульта. По оценкам ВОЗ, из-за загрязнения воздушной среды в мире преждевременно умирает 3,7 млн человек в год. Больше всего таких случаев фиксируют в странах Юго-Восточной Азии и Западного региона Тихого океана.

В крупных промышленных центрах часто наблюдается такое неприятное явление, как смог. Скопление частиц пыли, воды и дыма в воздухе снижает видимость на дорогах, из-за чего учащается количество ДТП. Агрессивные вещества усиливают коррозию металлических конструкций, отрицательно влияют на состояние растительного и животного мира. Наибольшую опасность смог представляет для астматиков, лиц, болеющих эмфиземой, бронхитом, стенокардией, гипертонией, ВСД. Даже у здоровых людей, надышавшихся аэрозолей, может сильно болеть голова, наблюдаться слезотечение и першение в горле.

Насыщение воздуха оксидами серы и азота приводит к образованию кислотных дождей. После осадков с низким уровнем pH в водоёмах гибнет рыба, а выжившие особи не могут дать потомства. Как результат – сокращается видовой и числовой состав популяций. Кислые осадки выщелачивают питательные вещества, тем самым обедняя почву. Они оставляют химические ожоги на листьях, ослабляют растения. Для среды обитания людей такие дожди и туманы также представляют угрозу: кислая вода разъедает трубы, машины, фасады зданий, памятники.

Повышенное количество парниковых газов (углекислого, озона, метана, водяного пара) в воздушной среде приводит к росту температуры нижних слоёв атмосферы Земли. Прямым следствием парникового эффекта является потепление климата, наблюдающееся последние шестьдесят лет.

На погодные условия заметно влияют и «озоновые дыры», образующиеся под воздействием брома, хлора, атомов кислорода и водорода. Помимо простых веществ, молекулы озона могут разрушать также органические и неорганические соединения: производные фреонов, метан, хлороводород. Чем опасно ослабление щита для окружающей среды и человека? Вследствие истончения слоя растёт солнечная активность, что, в свою очередь, ведёт к увеличению смертности среди представителей морской флоры и фауну, росту числа онкологических заболеваний.

Россия

Для всех стран мира Центр экологической политики и права при Йельском университете каждые два года составляет специальные карточки. В них оценивается экологическая обстановка по 22 показателям в 10 категориях. Карточка России за 2016 год:

РФ находится на 106 месте в экологическом рейтинге. По влиянию воздуха на здоровье человека страна занимает 62 строчку.

Статистика загрязнения воздуха:

• всего 15 городов могут похвастаться воздухом, соответствующим санитарно-гигиеническим нормативам;
• в 206 городах наблюдается превышение ПДК по одному или нескольким вредным веществам;
• 10-кратное превышение ПДК ежегодно присутствует в 125 городах;
• за 2016 год в атмосферу попало 31,61 млн. тонн вредных веществ. Из них 17,34 млн. тонн (55%) приходится на промышленность. Еще 14,3 млн. тонн на автомобильный и ж/д транспорт;
• в 2016 году объем выброса углекислого газа в атмосферу составил 1,5 млрд. тонн.

Половина объема загрязняющих веществ в России приходится на выбросы угарного газа или оксида углерода (СО). В атмосферу он попадает в результате лесных пожаров, во время производства необходимых промышленности веществ, при сжигании природного газа, включая бытовые приборы. Однако основной объем выбросов окиси углерода приходится на автомобили.

Экономический ущерб от загрязнения воздуха рассчитывается для населенных пунктов или регионов в определенный промежуток времени. Размер ущерба в зависимости от способа загрязнения воздуха на 1 условную тонну вещества (руб.):

Причины загрязнения атмосферы

Источниками загрязнения могут быть 2 группы факторов:

• естественные;
• антропогенные.

Обычно они действуют независимо друг от друга. На естественные человек не может оказать существенного воздействия, поэтому такие источники просто отслеживаются для подготовки мер по ликвидации последствий. Антропогенные источники напрямую зависят от интенсивности человеческой жизнедеятельности, такие выбросы бывают постоянные и единичные.

Естественные источники

Природными источниками атмосферных выбросов выступают:

• извергающиеся вулканы;
• горящие леса;
• развивающиеся анаэробные микроорганизмы.

Наибольшее влияние среди естественных источников оказывают извергающиеся вулканы. На Земле их более полутора тысяч, а в атмосферу при извержениях попадают: физические частицы (пыль) и газы. Кроме этого, раскаленная лава способна вызвать пожары. Горящие леса относятся к естественным источникам, если они загорелись под воздействием природных сил: молнии, высоких температур. На естественные причины лесных пожаров приходится не более 5%, все остальные леса возгораются по вине человека. Незначительный вклад на изменение состава атмосферы оказывают анаэробные процессы: они обратны процессам фотосинтеза, формирующего структуру развития живых организмов.

Антропогенные источники

Человеческая жизнедеятельность оказывает наибольшее влияние на атмосферу. Антропогенные источники атмосферного загрязнения:

Вид деятельности или отрасль	Описание воздействия	Примеры
Промышленные предприятия	При работе используются сжигаемые виды топлива, которые при горении выделяют вредные газообразные вещества в атмосферу.	В македонском городе Тетово действует сталелитейное предприятие «Югохром», в котором из 7 печей без фильтрации в атмосферу попадают тяжелые металлы. Это город с самым грязным воздухом в Европе.
Электростанции	Активное использование угля в работе электростанций приводит к серьезным загрязнениям воздуха. На втором месте среди энергоресурсов по степени отрицательного воздействия – нефть.	В Китае почти 85% энергии вырабатывается при сжигании угля и нефти: 67,5% – уголь, 17,8% – нефть. Китай занимает 1 место в мире по потреблению электроэнергии, размер потребления в 4 раза выше, чем в России (3 место).
Транспорт	Выхлопные газы от любых видов транспорта загрязняют атмосферу высокотоксичными оксидами азота и соединениями свинца. Для сравнения: они опаснее угарного газа в 10 раз.	Над Мехико в течение десятилетий сохранялось облако смога, вызванное чрезмерной автомобилизацией населения. Ситуация усугублялась старым автопарком и географическими особенностями расположения города.
Добыча полезных ископаемых	При добыче нефти и газа используются установки, предусматривающие выброс горящего фонтана наружу из-за разницы в давлении.	Ежегодно в мире сжигается несколько сотен миллиардов кубометров газа на нефтеперерабатывающих и химических заводах. В России – 20-50 миллиардов.
Сельское хозяйство	Пестициды, использующиеся для удобрения сельскохозяйственных земель, и газообразные (метановые) выделения крупного рогатого скота приводят к возникновению парникового эффекта.	Доля сельского хозяйства в формировании парникового эффекта примерна равна доле от транспортных выбросов – около 12%.
Захоронения отходов	На свалках скапливаются разнородные отходы, которые при взаимодействии и разложении выделяют токсичные газы в атмосферу. Кроме этого, образующийся свалочный газ служит источником взрывов и возгораний.	В 2016 году в Индии произошел пожар на одной из крупнейших свалок мира – Деонар. Возгорание произошло из-за скопления свалочного газа. Высота мусорных гор достигает 30 метров, а сама свалка принимает мусор уже почти 100 лет.

Антропогенные источники радиоактивного загрязнения

Основная доля загрязнения приходится на антропогенные источники. К ним относятся атомная и тепловая промышленность, ядерные полигоны, техногенные аварии, а также медицина и наука.

Радиоактивные отходы атомной промышленности

В процессе переработки и обогащения урановых руд через вентиляционные системы предприятий атомной промышленности в воздух поступают радиоактивные аэрозоли, содержащие изотопы ксенона, стронция, цезия и криптона. Возможны выбросы небольшого количества продуктов коррозии ядерного реактора, а также осколков деления ядер урана, магния и цезия. Однако при исправной работе АЭС в сравнении с другими отраслями промышленности атмосферные радиоактивные выбросы незначительны.

Производственно-промышленные сточные воды с повышенной концентрацией некоторых изотопов образуются на заводах по получению металлического урана и радиохимических производствах. Часть отходов предприятий выбрасывается в виде газов и аэрозолей: радон, торон, йод и аэрозольный конденсат.

На улицы города опустился густой желтый туман. Есть ли повод для беспокойства и как обезопасить свое здоровье?
Читать

Аварии с выбросом радиоактивных веществ, определившие путь развития ядерной энергетики
Подробнее

Экологические катастрофы: неизбежность или халатность? Основные причины и классификации катастроф
Смотреть

Основные виды естественных и искусственных источников загрязнения атмосферы и вред, которые они наносят
Далее

Для обнаружения радиоактивных элементов регулярно производятся заборы проб воздуха, грунта и воды в районе расположения радиоактивного объекта, а также измерения радиоактивного излучения.

Тепловые электростанции

Наибольшую радиационную опасность несут тепловые электростанции, которые в результате сжигания топлива выбрасывают в окружающую среду радионуклиды, обогащенные ураном и торием.

При сгорании большая часть минеральной фракции угля, направленной с углесноса, образует стекловидный зольный остаток. Часть «летучей» золы не улавливается фильтрами и выносится в атмосферу по трубам электростанции. В результате окружающий воздух загрязняется твердыми радиоактивными частицами PM 2.5. Помимо радионуклидов, зольные фракции содержат тяжелые металлы и микроэлементы: свинец, ртуть, ванадий, железо.

Тяжелые металлы – наиболее опасные элементы, способные загрязнять почву
Читать

Возможно ли решение современных экологических проблем в глобальном масштабе
Подробнее

Полигоны для испытаний ядерного оружия

Официально известны 4 ядерных полигона, базирующихся в Китае, России, США и Франции. В этих пунктах сконцентрирована основная масса термоядерных и ядерных взрывов.

Обширные территории ядерных полигонов обращены в «мертвые зоны», не пригодные для обустройства и жизнедеятельности. Помимо прочего, их площади нередко эксплуатируются под захоронения радиоактивных отходов, например, в районе архипелага Новая Земля в России.

Антропогенные и природные факторы загрязнения воздуха в городах
Читать

Негативные последствия, к которым приводит загрязнение почвенного слоя Земли
Подробнее

Виды загрязнения окружающей среды, влияющие на здоровье человека
Смотреть

С помощью каких мер можно защитить почву от загрязнения?
Далее

Техногенные аварии

В результате аварии на Чернобыльской АЭС катастрофическую дозу облучения получили жители 16 населенных пунктов, расположенных в радиусе 30 км.

В современных реалиях существует обширный комплекс мер, призванных снизить риск техногенных аварий. Однако последствия таких катастроф глобальны.

Медицина и наука

Использование изотопов радиоактивных элементов широко применяется в медицинских целях при диагностике и лечении заболеваний. Так, они необходимы для гамма-терапии и дефектоскопии. Методы исследования, включающие радиацию:

• рентгенография;
• томография;
• флюорография;
• сцинтиграфия.

Другим источником являются исследовательские ядерные реакторы, которые используются в экспериментах с изотопами, нейтронно-активационном анализе материалов и создании перспективных реакторов. В мире насчитывается порядка 500 ядерных испытательных реакторов. Из них 94 концентрируются в Китае и 66 — в СНГ.