Экологические проблемы биосферы

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Содержание

Введение

Загрязнение биосферы

Радиация в биосфере

Химическое загрязнение биосферы

Фотохимический туман (смог)

Экологические проблемы биосферы

Практическая часть

Расчет выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспотными средствами

Задача 1

Задача 2

Заключение

Список литературы

Введение

Загрязнение биосферы -- это поступление в природную среду веществ, биологических агентов и различных видов энергии в количествах и концентрациях, превышающих естественный для нее уровень. К загрязняющим факторам относятся все тела и воздействия на биосферу, которые не включаются в естественные трофические цепи и не свойственны живой природе.

Загрязнения можно разделить на природные, возникающие без участия человека (результаты извержений вулканов, ливней, ураганов, наводнений, селевых потоков) и антропогенные, возникшие в результате хозяйственной деятельности человека.

По источникам и видам загрязняющих веществ загрязнения делятся на механические, физические, химические, биологические и биотические.

Механические загрязнения (мусор) -- это тела, не растворимые в воде, химически относительно инертные и занимающие площади на поверхности Земли -- территории или акватории. В природе мусор не образуется (ранее уже было сказано, что в биосфере все утилизируется). Мусор появился только как результат существования (бытовые отходы)и хозяйственной деятельности человека (промышленные отходы).

Под мусорными свалками заняты колоссальные территории, которые могли бы быть пахотными землями. А поскольку пахотные площади, как уже было сказано ранее, на Земле ограничены, очевидно, что человечеству придется уже в ближайшее время освобождать территории, занятые под свалками, для более рационального их использования.

Физические загрязнения проявляются в отклонении от нормы физических свойств окружающей среды (ОС). В основном это разнообразные излучения, воздействующие на биосферу. К ним относятся звуковые волны (шумы и вибрации, превышающие естественный фон), различные виды электромагнитного излучения: радиоактивное, рентгеновское, ультрафиолетовое, видимое (свет), инфракрасное (тепло), микроволновое, а также радиоволны; источниками электромагнитного загрязнения являются и высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП).

Шумы негативно воздействуют не только на органы слуха, но и на нервную систему человека и животных. Уровень шума измеряется в децибелах; при достижении 90 децибел возможна потеря слуха, поэтому в городах наиболее оживленные автомагистрали стали защищать противошумовыми экранами. Исследования американских ученых последних лет показали, что постоянное использование плееров ухудшает слух и притупляет память.

Проблема радиоактивных загрязнений возникла в связи с захоронением радиоактивных отходов (РАО), появившихся в результате гонки ядерных вооружений, а также строительства атомных электростанций и атомного флота (аварии на этих объектах, из которых самой крупной была Чернобыльская катастрофа, также стали источниками радиоактивных загрязнений).

Видимый свет является одной из форм загрязнения биосферы. Было замечено, что вблизи больших городов превышение уровня естественной освещенности негативно влияет на растения и животных, у которых «биологические часы» приспособлены к естественной смене дня и ночи; световое загрязнение может стать причиной их миграции.

К физическим загрязнениям биосферы относится также и тепловое (инфракрасное) излучение. Установлено, что сброс в водоем теплых сточных вод обусловливает его зарастание: уменьшается количество растворенного кислорода, в результате которого наблюдается мор рыбы и заболачивание водоема. Ранее уже было сказано про общее потепление климата Земли, которое осуществляется не только за счет «парникового эффекта», но и благодаря колоссальным промышленным тепловым выбросам в атмосферу.

Радиоволны, внесшие столь значительный вклад в НТР, так же, как и другие виды электромагнитного излучения, являются источником загрязнения биосферы. Вся атмосфера Земли и околоземное космическое пространство буквально перенасыщены радиоволнами, плотность которых в течение последних десятилетий возросла в сотни раз. Уже вся биосфера пронизана излучением в радиодиапазоне.

Химическими загрязнениями можно считать все растворимые (или малорастворимые) в воде вещества, не входящие в естественные трофические цепи. Такие вещества можно условно разделить на неорганические и органические.

Неорганические загрязнения -- это катионы тяжелых металлов (главным образом ртути, кадмия и свинца) и анионы -- нитраты (растворимые соли азотной кислоты) и арсенаты (соединения мышьяка), а также газы -- угарный, углекислый, оксиды серы и азота, о которых уже было сказано ранее.

Соединения ртути очень токсичны. Примером является «болезнь Минамата» -- это название японского залива, куда сливал свои неочищенные сточные воды, содержащие катионы ртути, комбинат по производству кино- и фотопленки. Катионы ртути накопились в рыбе, выловленной в заливе, результатом чего были массовые тяжелые отравления жителей городка на берегу залива.

Свинец в ХIХ в. входил в состав жести, из которой делали консервные банки. Многочисленные отравления такими консервами заставили быстро отказаться от свинца как составной части жести для консервов. В настоящее время свинец содержится в выбросах автомобилей, отравляющих воздух больших городов.

Широкое техническое применение кадмия (нанесение на поверхность неблагородных металлов, использование в производстве красок, лаков, эмалей, керамики) обусловливает попадание кадмия в ОС и ее загрязнение.

Нитраты (селитры) широко применяются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Повышенное содержание нитратов в почве приводит к тому, что они включаются в обменные процессы и накапливаются в листьях, стеблях и особенно в корнях растений. Непосредственно для растений избыток нитратов угрозы не представляет, но при попадании в организм животных и людей с пищей они вызывают тяжелые нарушения обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, злокачественные опухоли, ухудшают состав крови.

К органическим загрязняющим веществам относятся нефть и нефтепродукты, а также фторхлорорганические соединения.

Нефть и нефтепродукты малорастворимы в воде и образуют на ней пленку, препятствующую кислородному обмену между водой и воздухом; в результате нефтяных разливов гибнут многие морские животные, рыбы и птицы; на суше нефтяные разливы приводят к деградации почвы и потере пахотных земель.

Фторхлорорганические соединения являются весьма токсичными. Среди них наиболее опасными являются диоксины -- хлорсодержащие ароматические соединения. Они образуются при взаимодействии хлора, используемого для дезинфекции питьевой воды, с органическими веществами.

Пестициды -- хлорсодержащие органические соединения, специально внесенные человеком в биосферу для борьбы с вредителями сельского хозяйства. Одно из первых таких веществ -- ДДТ, его в 50-е годы специально распыляли с самолетов над полями. Затем была доказана токсичность этого вещества для человека и животных, и его использование запретили. В 90-е годы ХХ в. ДДТ обнаружили в печени антарктических пингвинов! Это вещество нерастворимо в воде, с талыми водами и дождями его смыло в реки, затем в моря, и вот уже ДДТ оказался загрязнен Мировой океан!

Биологические загрязнения -- привнесение в экосистему и размножение там чуждых ей видов организмов; чаще всего это болезнетворные и паразитарные микроорганизмы и вирусы, как существовавшие в минувшие века (чума, холера, бешенство и т.п.), так и появившиеся в последние годы (СПИД, атипичная пневмония, коровье бешенство, птичий грипп). Для борьбы с этими болезнями используют разработанный еще Луи Пастером метод прививок и сывороток; однако оборотной стороной повсеместного использования этого метода является потеря человеком естественного иммунитета.

Биотические загрязнения -- это пищевые отходы, нечистоты, отмершие организмы, а также животные экскременты -- отходы ферм и птицефабрик. Эти отходы должны применяться в качестве органических удобрений, но перед использованием следует провести их обеззараживание, что является весьма серьезной технологической проблемой. Иногда с талыми водами биотические загрязнения, которые не успели утилизировать, попадают в водохранилища. Перед подачей в водопроводную сеть санитарные службы проводят обеззараживание воды, но устранение запаха -- очень трудная и не всегда успешно решаемая задача, и, зачастую, горожане весной получают воду с характерным фекальным запахом.

По масштабу воздействия на ОС различают загрязнения локальные (местного значения), региональные, трансграничные и глобальные. Локальные могут затрагивать предприятие, район города или сельской местности; региональные касаются субъекта Федерации (в основном это крупный город вместе с прилегающей к нему областью). Трансграничные загрязнения выходят за национальные границы государств или регионов (в странах с обширной территорией), глобальные -- это общепланетарные загрязнения, охватывающие всю Землю (например, выбросы парниковых газов и фреонов, загрязнение Мирового океана).

Таким образом, само существование человека, а также его разнообразная хозяйственная деятельность вносят в биосферу большое количество несвойственных для нее загрязнений, негативно влияющих на ее функционирование.

Загрязнение биосферы

Это комплекс разнообразных воздействий человеческого общества на биосферу, приводящих к увеличению уровня содержания вредных веществ в биосфере, появлению новых химических соединений, частиц и чужеродных предметов, чрезмерному повышению температуры (тепловое 3агрязнение биосферы), шума (шумовое 3агрязнение биосферы), радиоактивности (радиоактивное 3агрязнение биосферы) и т. д.

3агрязнение биосферы угрожает здоровью человека, состоянию окружающей среды, ограничивает возможности дальнейшего развития человеческого общества. Практически все стороны современной деятельности человека влекут те или иные формы 3агрязнение биосферы.

Исходные причины 3агрязнение биосферы-- стихийный рост промышленности, энергетики, транспорта, широкая химизация сельского хозяйства и быта, быстрый рост народонаселения и урбанизация планеты.

Ежегодно из недр Земли извлекается более 100 млрд. т различных пород, сжигается около млрд. тонн условного топлива, выбрасывается в атмосферу около 20 млрд. тонн СО2, около 300 млн. тонн СО, 50 млн. тонн NO*, 150 млн. тонн SO2, 4--5 млн. тонн H2S и другое вредных газов, более 400 млн. тонн частиц золы, сажи, пыли; сбрасывается в гидросферу около 600 млрд. тонн промышленных и бытовых стоков, около 10 млн. тонн нефти и нефтепродуктов; на разбавление сточных вод расходуется 40% объёма мировых ресурсов устойчивого речного стока; вносится в почву около 100 млн. тонн минеральных удобрений.

В биосферу поступает около 50% извлечённых из недр металлов, 30% химического сырья, до 67% тепла, вырабатываемого теплоэлектростанциями. Ежегодно создаются сотни тысяч тонн не встречавшихся ранее в биосфере химических соединений (ксенобиотиков и другое), многие из которых не поддаются биологический и физическому разрушению. Масштабы 3агрязнения биосферы столь велики, что естественные процессы метаболизма и разбавляющая способность атмосферы и гидросферы в ряде районов мира не в состоянии нейтрализовать вредное влияние хозяйственная деятельности человека.

Накопление так называемых персистентных (стойких) загрязняющих веществ, которые почти не разрушаются в природе (некоторые пестициды, полихлорбифенилы и другие), а также веществ, имеющих естественных механизмы разложения или усвоения (удобрения, тяжёлые металлы и другое), в количествах, превышающих способность биосферы к их переработке, нарушает сложившиеся в ходе длительной эволюции природные системы и связи в биосфере, подрывает способность природных комплексов к саморегуляции.

Экологические нарушения проявляются в сокращении численности и видового разнообразия растений и животных, в снижении продуктивности лесов и сельско-хозяйственных угодий, деградации экосистем.

Введение в круговорот веществ биосферы млн. тонн хлорорганических соединений, в том числе пестицидов, приводит к тому, что, с одной стороны, сокращается численность многих видов животных (особенно рыб и птиц), разрушаются сложившиеся в ходе эволюции трофические цепи, и следовательно, биоценозы, а с другой -- происходит неконтролируемое размножение организмов, легко вырабатывающих устойчивые формы (некоторые насекомые, микроорганизмы).

Загрязнение таких жизненно важных для человека природных ресурсов, как атмосферный воздух, пресная вода, плодородная почва, запасы которых на планете ограничены, приобретает глобальный характер.

Использование древесины и ископаемого топлива (уголь, нефть) как источника энергии является основном причиной загрязнения атмосферы вредными газами (СО2, SO2, NO* и другими) и пылью. Глобальный характер загрязнения атмосферы находит выражение в её общей запылённости, в увеличении концентрации СО2 в воздухе (ежегодный прирост на 0,2%) и другое загрязняющих веществ, что может привести к нарушению озонового экрана, изменению климата Земли. При сжигании топлива, в том числе бензина, в биогеохимические циклы включаются не только дополнительные массы окислов углерода, соединений серы, азота, но и большие количества таких загрязняющих биосферу элементов, как ртуть, свинец, мышьяк и других….

Вовлечение в промышленность и сельско-хозяйственное производство тяжёлых металлов значительно превосходит те количества, которые находились в биосферном круговороте за всю предшествующую историю человечества. Соединение окислов азота и серы с водой приводит к выпадению так называемых кислотных дождей, изменяющих рН среды и приводящих к гибели живые организмы. Загрязнение континентальных и океанических вод углеводородами, возникающими в результате многих факторов, связанных с добычей и транспортировкой нефти и нефтепродуктов, является одним из основном видов загрязнения гидросферы. Поступление в водоёмы сельско-хозяйственные промышленных и бытовых стоков стимулирует процессы эвтрофирования, приводящие к ухудшению качества воды (прежде всего дефициту О2 в ней), исчезновению рыб.

Антропогенному эвтрофированию подвергаются большинство озёр и водохранилищ, замкнутые и полузамкнутые моря (Балтийское, Средиземное и другое). Серьёзную опасность для водных биоценозов представляет также тепловое загрязнение (большинство организмов океанических и континентальных вод могут переносить лишь небольшие колебания температуры), возникающее вследствие сброса тёплых вод в реки и водоёмы.

Весь Мировой океан стал объектом антропогенного воздействия.

Одна из крупных проблем 3агрязнения биосферы -- радиоактивное загрязнение окружающей среды в результате ядерных испытаний, накопления радиоактивных отходов, а также при авариях на атомных предприятиях (смотрите Биологическое действие излучений). Глобальное радиоактивное загрязнение составляло к середине 70-х гг. более 5,5-10" Бк (беккерелей) в результате ядерных взрывов и более 1,9-10" Бк вследствие поступления в Мировой океан радиоактивных отходов. Наиболее загрязнены районы умеренных широт, особенно в Северном полушарии.

Заключение в Москве в 1963 Договора о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космосе и под водой способствовало уменьшению радиоактивного загрязнения. Вместе с тем возрастающая роль ядерной энергетики ставит новые проблемы защиты от радиоактивного загрязнения.

Таким образом, перед обществом стоит актуальная проблема разработки методов и способов сознательного регулирования обмена веществом и энергией между человечеством и биосферой, включения человеческой деятельности в биогеохимические циклы с учётом важнейших закономерностей развития биосферы.

Борьба с 3агрязнением биосферы прежде всего заключается в экологизации экономики (включая промышленность, энергетику, транспорт, сельское хозяйство) путём развития безотходной и малоотходной технологии, перехода на циклическое использование ресурсов, в том числе водных, и других мер. Одновременно необходима экологизация права и сознания людей. Успешное развитие в этом направлении требует прежде всего исключения возможности глобальной ядерной войны и прекращения гонки вооружений.

В социалистических странах борьба с 3агрязнением биосферы входит в планы социально-экономического развития и является частью партийно-государственной политики в области совершенствования экономики и планирования народного хозяйства.

В СССР за пятилетие (1976--80) сброс загрязнённых сточных вод в поверхностные водоёмы снижен почти на 20%; введены в действие системы оборотного водоснабжения общей мощностью более 120 млн. м3 оборотной воды в сутки; построены и сданы в эксплуатацию сооружения для очистки сточных вод на 37 млн. м3 в сутки; за пятилетку (1980--85) объём сброса в водные источники неочищенных и недостаточно очищенных сточных вод сократился на 44%. Охрана окружающей среды от загрязнения является частью проблемы охраны природы. Общая сумма затрат на охрану природы и рациональное использование природных ресурсов составила в СССР в 1981--84 гг. около 34 млрд. руб.

В капиталистических странах возможности борьбы с 3агрязнением биосферы (особенно в частном секторе) ограничены. Они сводятся преимущественно к законодательным ограничениям и системе штрафов. Глобальный характер 3агрязнения биосферы усиливает роль международных соглашений и конвенций по борьбе с загрязнением биосферы

Радиация в биосфере

Радиационные загрязнения имеют существенное отличие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра нестабильных химических элементов, испускающие заряженные частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человеку разрушают клетки, вследствие чего могут возникнуть различные болезни, в том числе и лучевая.

В биосфере повсюду есть естественные источники радиоактивности, и человек, как и все живые организмы, всегда подвергался естественному облучению. Внешнее облучение происходит за счет излучения космического происхождения и радиоактивных нуклидов, находящихся в окружающей среде. Внутреннее облучение создается радиоактивными элементами, попадающими в организм человека с воздухом, водой и пищей.

Для количественной характеристики воздействия излучения на человека используют единицы - биологический эквивалент рентгена (бэр) или зиверт (Зв): 1 Зв = 100 бэр. Так как радиоактивное излучение может вызвать серьезные зменения в организме, каждый человек должен знать допустимые его дозы. В результате внутреннего и внешнего облучения человек в течение года в среднем получает дозу 0,1 бэр и, следовательно, за всю свою жизнь около 7 бэр. В этих дозах облучение не приносит вреда человеку. Однако есть такие местности, где ежегодная доза выше средней. Так, например, люди, живущие в высокогорных районах, за счет космического излучения могут получить дозу в несколько раз большую. Большие дозы излучения могут быть в местностях, где содержание естественных радиоактивных источников велико. Так, например, в Бразилии (200 км от Сан-Паулу) есть возвышенность, где годовая доза составляет 25 бэр. Эта местность необитаема.

Наибольшую опасность представляет радиоактивное загрязнение биосферы в результате деятельности человека. В настоящее время радиоактивные элементы достаточно широко используются в различных областях. Халатное отношение к хранению и транспортировке этих элементов приводит к серьезным радиоактивным загрязнениям. Радиоактивное заражение биосферы связано, например, с испытаниями атомного оружия. Во второй половине нашего столетия начали вводить в эксплуатацию атомные электростанции, ледоколы, подводные лодки с ядерными установками. При нормальной эксплуатации объектов атомной энергии и промышленности загрязнение окружающей среды радиоактивными нуклидами составляет ничтожно малую долю от естественного фона. Иная ситуация складывается при авариях на атомных объектах.

В настоящее время все острее встает проблема складирования и хранения радиоактивных отходов военной промышленности и атомных электростанций. С каждым годом они представляют все большую опасность для окружающей среды.

Таким образом, использование ядерной энергии поставило перед человечеством новые серьезные проблемы.

биосфера загрязнение выброс автотранспортный

Химическое загрязнение биосферы

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы:

промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, кото рые выбрасывают в воздух оксилы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попа дают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних.. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

Фотохимический туман (смог)

Фотохимический туман представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрия иличень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по разному, в зависимости от подходов, критериев и задач.

Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения, как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Экологические проблемы биосферы

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. Вы уже узнали о некоторых результатах деятельности человека и их влиянии на биосферу. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. В настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная перестройка всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

“Парниковый эффект”. По новейшим данным ученых, за 80-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5-0,6 "С. По прогнозам, к началу 2000 г. средняя температура на планете может повыситься на 1,2 "С по сравнению с доиндустриальной эпохой. Ученые связывают такое повышение температуры в первую очередь с увеличением содержания углекислого газа (диоксида углерода) и аэрозолей в атмосфере. Это приводит к чрезмерному поглощению воздухом теплового излучения Земли. Очевидно, определенную роль в создании так называемого “парникового эффекта” играет и тепло, выделяющееся от ТЭЦ и АЭС.

Потепление климата может привести.к интенсивному таянию ледников и повышению уровня Мирового океана. Изменения, которые могут произойти вследствие этого, просто трудно предсказать. Решить данную проблему было бы можно, сократив выбросы углекислого газа в атмосферу и установив равновесие в цикле круговорота углерода. Истощение озонового слоя. В последние годы ученые все с большей тревогой отмечают истощение озонового слоя атмосферы, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро этот процесс происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. Опасность заключается в том, что ультрафиолетовое излучение губительно для живых организмов.

Практическая часть

Расчет выбросов в атмосферу загрязняющих веществ автотранспотными средствами

Легковые автомобили

Массовый выброс загрязняющих веществ легковыми (грузопассажирскими) автомобилями s определенным рабочим объемом двигателя при движении по территории населенных пунктов М_1У рассчитывается по формуле:

где - пробеговый выброс 1-го загрязняющего вещества легковым автомобилем с двигателем J-го рабочего объема, г/км (табл. 1.1.1);

- суммарный пробег легковых автомобилей с двигателя J-го рабочего объема по территории населенных пунктов км*);

- коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населенных пунктов (табл. 1.1.2).

Значения К_r1 зависят от типа населенного пункта, в котором эксплуатируется автомобиль.

Таблица 1.1.1 - Пробеговые выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями по территории населенных пунктов

Рабочий объем двигателя, л	Пробегозый выброс r/км
	CO	СН	NO2	С	SO2	Рb
						А-76	АН-93
менее 1.3	11.4	2.1	1.3	0	0.052	0.008	0,017
1.3 - 1.8	13	2.6	1.5	0	0.076	0.011	0,025
1.8 - 3.5	14	2.8	2.7	0	0.096	0.014	0.031

Примечание: 1. Токсичность отработавших газов при работе двигателя на сжиженном нефтяном газе принимается равной токсичности отработавших газов при работе двигателя на бензине, выбросы соединений свинца отсутствуют.

2. Расчет выбросов соединений свинца выполняется только для регионов, где используется этилированный бензин. При отсутствии данных о распределении автомобилей работающих на бензине АИ-93 и А-76 принимается соотношение: 60% - АИ-93. 40%- А-76.

Таблица 1.1.2 Значения Кг1 в зависимости от типа населенных пунктов

Тип населенных пунктов	Значение Кг1
	CO	СН	NO2	С	SO2	Рb
Города с числом жителей более 1 млн. чел.	1,0	1,0	1,0	0	1,25	1,25
Города с числом жителей от 100 тыс.чел. до 1 млн. чел.	0,87	0,92	0,94	0	1,15	1,15
Прочие населенные пункты	0,11	0,59	0,6	0	1,00	1,0

Массовый выброс загрязняющих веществ легковыми (грузопассажирскими) автомобилями с определенным рабочим объемом двигателя при движении вне населенных пунктов рассчитывается по формуле:

где - пробеговый выброс 1-го загрязняющего вещества легковым автомобилем с. двигателем, J-го рабочего объема, г/км (табл. 2.1.3).

L_2j, - суммарный пробег при движении вне населенных пунктов, км.

Таблица 1.1.3 Пробеговые выбросы загрязняющих веществ легковыми автомобилями при движении вне населенных пунктов

Рабочий объем двигателя, л	Пробеговый выброс , г/км
	CO	СН	NO2	С	SO2	Рb
						А-76	АИ-93
менее 1,3	4.8	1.2	2,3	0	0.052	0.008	0.017
1.3 - 1.8	5.5	1.5	2.7	0	0.076	0.011	0.025
1.8 - 3.5	6.0	1.6	4.0	0	0.096	0.014	0.031

Примечания: 1. Токсичность отработавших газов при работе двигателя на сжиженном нефтяном газе принимается равной токсичности отработавших газов при работе двигателя на бензине, выбросы соединений свинца отсутствуют.

2. Расчет выбросов соединений свинца выполняется только для регионов, где используется этилированный бензин. При отсутствии данных о распределении автомобилей работающих на бензине АИ-93 и А-76. принимается соотношение: 60% - АИ-93. 40%- А-76.

Суммарный массовый выброс 1-го загрязняющего вещества легковыми автомобилями определяется по формуле:

(1.1.3)

где - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобилей на массовый выброс 1-го загрязняющего вещества (Ктсо - 1.75; Ктсн - 1.48: К_ТNО - 1,0: k_tso - 1,15; Ктрb = 1.15)

При отсутствии данных о распределении пробега автомобилей в городских и загородных условиях и наличии данных об общем пробеге автомобилей L_j,. пробег L_1j,. и L_2j. определяется по формулам:

легковые автомобили, принадлежащие индивидуальным владельцам:

в городах L_1j = 0,6 * L_j; L_2j = 0,4 * L_2j;

в сельской местности L_1j = 0,3 * L_j; L_2j = 0,7 * L_2j.

легковые автомобили, принадлежащие предприятиям и организациям:

в городах L_1j = 0,6 * L_j; L_2j = 0,1 * L_2j;

в сельской местности L_1j = 0,3 * L_j; L_2j = 0,7 * L_2j.

Грузовые автомобили

Массовый выброс загрязняющих веществ грузовыми (специальными) автомобилями с определенной грузоподъемностью и типом двигателя при движении по территории населенных пунктов А рассчитывается по формуле:

(1.2.1)

где - пробеговый выброс 1-го загрязняющего вещества грузовыми автомобилями к-ой грузоподъемности с двигателем s-го типа г/км (табл. 1.2.1);

- суммарный пробег по территории населенных пунктов грузовых автомобилей к-ой грузоподъемности с двигателями S-го типа км;

К_ris- коэффициент, учитывающий изменение выбросов загрязняющих веществ при движении по территории населенных пунктов (табл. 1.2.2).

К_Пis- коэффициент, учитывающий изменение пробегового выброса от уровня использования грузоподъемности и пробега (табл. 1.2.3. 1.2.4).

Таблица 1.2.1 Пробеговые выбросы загрязняющих веществ при движении грузовых автомобилей по территории населенных пунктов

Грузоподъемность автомобиля или автопоезда, т	Тип двигателя	Пробеговый выброс m1jks.г/кн
		CO	СН	NO2	С	SO2	Рb
0.5.-2.0	Б	22	3.4	2.6	0	0.13	0.019
2.0.- 5.0	Б Г Д	52.6 26.8 2.8	4.7 2.7 1.1	5.1 5.1 8.2	0 0 0.5	0.16 0.14 0,96	0.023 0 0
5.0 - 8.0	Б Г Л	73.2 37.4 3.2	5.5 4.4 1.3	9.2 9.2 11.4	0 0 0.8	0,19 0,17 1.03	0,029 0 0
8.0 - 16.0	Б Д	97.8 3.9	8.2 1.6	10,0 13.4	0 1.0	0.26 1.28	0.038 0
более 16.0	Д	4.5	1.8	16.4	1.1	1.47	0

Примечание: Б - бензиновый. Д - дизельный. Г - газовый (сжатый газ)

1. Токсичность отработавших газов при работе двигателя на сжиженном нефтяном газе принимается равной токсичности отработавших газов при работе двигателя на бензине, выбросы свинца отсутствуют.

2. Выбросы свинца рассчитываются только при использовании этилированного бензина.

Таблица 1.2.2 Значения К_ris в зависимости от типа населенных пунктов

Тип населенных пунктов (НП) число жителей	Значение Кris
	CO	СН	NO2	С	SO2	Рb
	Б. Г	Д	Б.Г	Д	Б.Г	Д	Д	Б.Г.Д	Б
Город, более 1 млн. чел.	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0	1.25	1.2
Город, 100 тыс- 1млн чел.	0.89	0.95	0.85	0.93	0.79	0.92	0.8	1.15	1.15
Город, 30 -100 тыс. чел.	0.74	0.83	0.70	0.80	0.69	0.82	0.5	1.05	1.05
Прочие НП	0.58	0.64	0.50	0.60	0.6	0.7	0.3	1.0	1.0

Таблица 1.2.3 Значения K_Пis для грузовых автомобилей с бензиновыми и газовыми двигателями

Загрязняя- ющее вещество	Коэффициент использования грузоподъемности, Y	Значение KПis в зависимости от коэффициента использования пробега, в
		0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
СО	<0.2 0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8 0.8-1.0	0.52 0.56 0.60 0.64 0.68	0.53 0.58 0.63 0.68 0.73	0.54 0.61 0.67 0.73 0,79	0.55 0.63 0.70 0,77 0.84	0.56 0.65 0.73 0.81 0.89	0.57 0,67 0.77 0.86 0.95	0,58 0.70 0.80 0.90 1.00
СН	<0.2 0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8 0.8-1.0	0.30 0.81 0.83 0.85 0.87	0.81 0.83 0.85 0.87 0,89	0.81 0.83 0.86 0.88 0.91	0.82 0.85 0.88 0,91 0.94	0.82 0.86 0.89 0.92 0.56	0.83 0.86 0.90 0.94 0.98	0.84 0.88 0.92 0.96 1,00
NO2	<0.2 0.2-0.4 0.4-O.6 0.6-0.9 0.8-1.0	0.48 0.53 0.57 0.62 0.67	0.50 0.56 0,61 0.57 0.72	0.51 0.58 0.64 0.71 0.78	0.52 0.60 0,68 0.76 0.83	0.53 0.62 0,71 0,80 0.89	0.54 0.64 0.74 0.84 0.94	0,56 0.67 0.78 0.89 1.00
SO2	<0.2 0.2-0.4 0.4-O.6 0.6-0.8 0.8-1.0	1.02 1.06 1.11 1.15 1.20	1.03 1.06 1.14 1.19 1.24	1.03 1.10 1.16 1.23 1,29	1.04 1.11 1.19 1.27 1.34	1.04 1.13 1.22 1.30 1.39	1.05 1.15 1.24 1.34 1.44	1.05 1.16 1.27 1.38 1.49
РЬ	< 0.2 0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8 0.8-1.0	1.02 1.06 1.11 1.15 1.20	1.03 1.08 1.14 1.1 1.24	1.03 1.10 1.16 1.23 1.29	1.04 1.11 1.19 1.27 1.34	1.04 1.13 1.22 1.30 1.39	1.05 1.15 1.24 1.34 1.44	1.0 1.16 1.27 1.38 1.49

Таблица 1.2.4 Значения K_Пis для грузовых автомобилей с дизелем

Загрязняю-щее вещество	Коэффициент использования грузоподъем -ности, г	Значение KПis в зависимости от использования пробега, в
		0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
СО	<0.2 0.2-0.4 0.4-0.6 0.6-0.8 0.8 - 1.0	0.51 0.55 0.60 0.64 0.68	0.52 0.57 0.63 0.68 0.73	0.53 0.60 0.66 0.72 0.79	0.54 0.62 0.69 0.77 0.94	0.55 0.64 0.72 0,81 0.89	0.56 0.66 0.76 0.86 0.96	0.57 0.68 0.78 0.89 1.00
СН	<0.2 0.2 - 0.4 0.4 - 0.6 0.6 - 0.8 0.8 - 1.0	0.63 0.66 0.70 0.73 0.76	0.64 0.68 0.72 0.76 0.80	0.65 0.70 0.74 0.79 0.84	0.66 0.71 0.76 0.82 0.88	0.67 0,73 0.79 0.85 0.91	0.67 0.74 0,81 0.88 0.95	0.68 0.76 0.84 0.92 1.00
NO2	<0.2 0.2 - 0,4 0.4-0.6 0,6 - 0.8 0.8 - 1.0	0.75 0.77 0.79 0.81 0.83	0.75 0.77 0.80 0.82 0.86	0.76 0.78 0.82 0.84 0.89	0.76 0.79 0.83 0.87 0.92	0.76 0.79 0.84 0.89 0.94	0.77 0..8 0.85 0.91 0.97	0.77 0.81 0.87 0.93 1.00
С	<0.2 0.2 - 0.4 0.4 - 0.6 0.6-0.8 0.8 - 1.0	0.25 0.38 0.43 0.50 0.60	0.35 0.39 0.46 0,54 0.66	0,36 0,40 0.49 0.58 0.73	0.36 0.41 0.51 0.63 0.80	0,36 0.42 0.53 0.67 0,86	0.37 0.43 0.56 0,71 0.93	0.38 0.44 0.58 0.75 1.00
SO2	< 0.2 0.2-0.4 0.4-0,6 0.6 - 0.8 0.8 - 1.0	1.02 1.07 1.12 1.16 1.21	1.03 1.09 15 6 1.20 1.26	1.04 1.10 1.18 1.25 1.37	1.04 1.12 1.20 1.29 1.37	1 05 1.14 1.23 1.33 1.42	1.05 1.16 1.26 1.37 1.48	1.06 1.18 1.29 1.41 1,53

Примечание к таблицам 1.2.3 и 1.2.4:

1. При отсутствии данных о фактических значениях г и в принимается:

- для городских перевозок и перевозок сельскохозяйственных грузов г=0,6-0,8; в=0,70

- для междугородных перевозок г = 0.8-1.0; в = 0.70

2. Выбросы свинца рассчитываются только при использовании этилированного бензина.

Массовый выброс загрязнявших веществ грузовыми (специальными) автомобилями с определенной грузоподъемностью и типом двигателя при движении вне населенных пунктов рассчитывается по формуле:

(1.2.2)

где пробеговый зыброс 1-го загрязняющего вещества грузовыми автомобилями к-ой грузоподъемности с двигателем s-го типа. г/км (табл. 1.2.5);

- суммарный пробег при движении вне населенных пунктов, км;

К_Пis- коэффициент, учитывающий изменение выброса от уровня использования грузоподъемности и пробега (табл. 1.2.3. 1.2.4).

Таблица 1.2.5 Пробеговые выбросы загрязняющих веществ грузовыми автомобилями при движении вне населенных пунктов

Грузоподъемность автомобиля или автопоезда, т	Тип двигателя	Пробеговый выброс . г/км
		CO	СН	NO2	С	SO2	Рb
0.5-2.0	Б	15.2	1.9	2.1	0	0.13	0.019
2.0-5.0	Б Г Д	26.3 13.1 2.5	2.6 1.5 0,8	4.1 4.1 6.9	0 0 0.1	0.16 0,14 0.96	0.023 0 0
5.0,- 8.0	Б Г Д	40.8 20.2 2.6	4.1 2.4 1.2	8,0 8.0 9.1	0 0 0.2	0,19 0.17 1.03	0.029 0 0
8.0 - 16.0	Б Д	50.5 3.2	4.5 1.4	8.5 10.7	0 0.2	0.26 1.28	0.038 0
более 16.0	Д	3.6	1.5	13.1	0.3	1.47	0

Примечание: Б -бензиновый. Д - дизельный. Г - газовый (сжатый газ)

1. Токсичность отработавших газов при работе двигателя на сжиженном нефтяном газе принимается равной токсичности отработавших газов при работе двигателя на бензине.

2. Выбросы свинца рассчитываются только при использовании этилированного бензина.

Суммарный кассовый выброс 1-го загрязняющего вещества грузовыми автомобилями определяется по формуле:

где - коэффициент, учитывающий влияние технического состояния автомобилей на массовый выброс 1-го. загрязняющего вещества s-го типа двигателя.

Для грузовых автомобилей с бензиновыми и газовыми двигателями

Ктсо =2.0, Ктсн = 1.83, К_ТNО = 1,0, Ктso = 1.15, К_Тpb = 1,15

Для автомобилей с дизельными двигателями -

Ктсо =1.6, Ктсн = 2.1, К_ТNО = 1,0, Ктso = 1.9, К_Тpb = 1,15

При отсутствии данных о распределении пробега грузовых автомобилей в городских и загородных условиях и наличии данных об общем пробеге автомобилей L_ks,. пробег L_1ks,. и L_2ks. определяется по формулам:

Городские перевозки ;

Прочие перевозки ;

Задача 1

Оценить среднегодовой выброс СО легковыми автомобилями Ваз и Москвич в области (без учета областного центра).

Исходные данные

ВАЗ и Москвич принадлежащий предприятиям и организациям. Средний годовой пробег (L) индивидуальных автомобилей составляет 10000 км. Тип населенного пункта город, с числом жителей от 30 до 100 тыс. чел.

Место регистр.	Принадлежность	ВАЗ, Москвич
Город	индивдуальн.	1
	предприятия	1
Поселок, деревня	индивидуальн.	1
	предприятии	1

Решение

Общая масса выброса СО легковыми автомобилями определяется как сумма выбросов в городах М_1j, и вне населенных пунктов M_2j, с учетом технического состояния автомобилей К_т (см.формулу 2.1.3). В свою очередь M_1j и M_2j зависят от пробеговых выбросов (m_1j, m_2j) и суммарных пробегов автомобилей (L₁, L₂) (формулы 2.1.1 и 2.1.2).

При отсутствии данных о распределении пробега автомобилей в городских l₁ и загородных l₂ условиях они определяются следующим образом: для легковых автомобилей, принадлежащих индивидуальным владельцам в городах l₁=0,6L, L₂=0,4L, а в сельской местности L₁=0,3L; L₂ =0,7L; для легковых автомобилей, принадлежащих предприятиям в городах L₁=0,9L; L₂=0,1L, а в сельской местности L₁ = 0,3L; L₃ =0,7L.

Определим суммарный годовой пробег в городах и сельской местности легковых автомобилей, принадлежащих индивидуальным владельцам:

Место регистрации	Годовой пробег автомобилей, км
	ВАЗ, Москвич
	В городе, l1	В сельской мест. l2
Город	6000	4000
Поселок, деревня	3000	7000
Суммарн. пробег	9000	11000

Определим суммарный годовой пробег в городах и сельской местности, принадлежащих предприятиям и организациям:

Место регистрации	Годовой пробег автомобилей, км
	ВАЗ, Москвич
	В городе, l1	В сельской мест. l2
Город	9000	1000
Поселок, деревня	3000	7000
Суммарн. пробег	12000	8000

Автомобили ВАЗ и Москвич имеют рабочий объем двигателя - 1,3 - 1.5 л. По таблицам 2.1.1 и 2.1.3 выбираем пробеговые выбросы СО автомобилями при движении по населенным пунктам m_1j и вне их m_2j (в сельской местности). Эти выбросы (г/км) соответственно равны для ВАЗ и Москвича -13 и 5.5.

Определяем коэффициент Кг из табл. 2.1.2 для автомобилей. двигавшихся по территории населенных пунктов,. Для районных центров с населением менее 100 тыс. чел. Кг для СО равен 0,11.

Массовый выброс СО легковыми автомобилями с соответствующим объемом двигателя при движении по территории населенных пунктов рассчитывается следующим образом:

Выброс СО автомобилями, принадлежащими индивидуальным владельцам:

ВАЗ, Москвич М₁=13?9000?0,11?10^-6=0,013 т

Выброс СО автомобилями, принадлежащими предприятиям и организациям:

ВАЗ, Москвич М₁=13? 12000?0,11?10^-6= 0,017 т

Итак, годовой суммарный выброс СО легковыми автомобилями на территории населенных пунктов составляет 0,03 т.

Рассчитаем теперь массовый выброс СО легковыми автомобилями при движении в сельской местности:

Выброс СО автомобилями, принадлежащими индивидуальным владельцам:

ВАЗ, Москвич М₂=5.5?11000?10^-6=0,06 т

Выброс СО автомобилями, принадлежащими предприятиям и организациям:

ВАЗ, Москвич М₂=5.5?8000?10^-6=0,04 т

Тогда годовой суммарный выброс СО легковыми автомобилями при движении в сельской местности составляет 0,1т.

Общий массовый выброс СО легковыми автомобилями в области с учетом технического состояния автомобилей (К_тсо⁼1.75 формула 2.1.3) будет определяться формулой:

Мд=(М1+М2)?Кт

М_д =(0,03+0,1) * 1,75=0,23 т

Задача 2

Рассчитать выбросы в атмосферу NO₂ грузового автомобиля Газ 53.

Исходные данные

В АТП, расположенным в городе с населением от 30 до 100 тыс.чел., имеется 1 автомобиль ГАЗ 53.

Пробег (L) Газ 53 - 30 тыс.км.

Данные об использовании грузоподъемности (коэффициент г) и эффективности использования пробега грузовых автомобилей (коэффициент в) отсутствуют.

Решение

Автомобиль ГАЗ 53 имеет грузоподъемность 4,5 т. Тип двигателя: ГАЗ 53 - газовый.

При отсутствии данных о распределении пробега грузовых автомобилей в городских (L_1ks) и в загородных (L_2ks) условиях при осуществлении городских перевозок пробег распределяется следующим образом (см. раздел 1.2.3): L_1ks = 0.9L_ks L_2ks= 0.1 L_ks

Рассчитаем суммарный пробег грузовых автомобилей по территории города и вне его.

Тип груз. автомобилей	Пробег по городу, l1ks. км	Пробег за городом. L2ks км
ГАЗ 53	2,7 * 104	2,7 * 104

По таблицам 1.2.1 и 1.2.5 определим пробеговые выбросы NO₂ грузовыми автомобилями при движении по городу (m₁) и вне его (m₂), а по таблице 1.2.2 - коэффициенты К_ris. Автомобили используются на городских перевозках и поэтому принимается г =0,6-0,8, а в=0,5 (см. примечание к табл. 1.2.3). Значения К_Пis для ГАЗ 53 определяются по таблице 1.2.3

Тип груз. автомобилей	Пробеговый выброс, г/км	Кris	КПis
	m1	m1
ГАЗ 53	5.1	4.1	0,69	0.67

Рассчитаем выбросы NO₂ по типам автомобилей:

ГАЗ 53 в городе М₁= 5,1 * 2,7 *10⁴ *0.79 *0,67 * 10^-6 = 0,072 т

загородом М₂=4,1 *2,7 *10⁴* 0.67 *10^-6 =0,074 т

Суммарный массовый выброс NO₂ грузовыми автомобилями

M_дi=(0,072+0,074) * 1 = 0,146 т

Заключение

Хозяйственная деятельность человека, приобретая все более глобальный характер, начинает оказывать весьма ощутимое влияние на процессы, происходящие в биосфере. К счастью, до определенного уровня биосфера способна к саморегуляции, что позволяет свести к минимуму негативные последствия деятельности человека. Но существует предел, когда биосфера уже не в состоянии поддерживать равновесие. Начинаются необратимые процессы, приводящие к экологическим катастрофам. С ними человечество уже столкнулось в ряде регионов планеты.

Из-за увеличения масштабов антропогенного воздействия (хозяйственной деятельности человека), особенно в последнее столетие, нарушается равновесие в биосфере, что может привести к необратимым процессам и поставить вопрос о возможности жизни на планете. Это связано с развитием промышленности, энергетики, транспорта, сельского хозяйства и других видов деятельности человека без учета возможностей биосферы Земли. Уже сейчас перед человечеством встали серьезные экологические проблемы, требующие незамедлительного решения.

Список литературы

1. Бигон М. Экология. Особи, популяции и сообщества. - М.: Мир, 1989. - 477 c.

2. Коробкин В.И., Передельский Л. В., Экология. Ростов на Дону: издательство "Феникс", 2000, 576с.

3. Алимов А.А., Случевский В.В. Век ХХ: экология и идеология. - Л.: Лениздат., 1998. - 109 c.

4. Методика определения массы выбросов загрязняющих веществ автотранспортными средствами в атмосферный воздух. Москва, 1999г. ЦБНТИ Речного транспорта. 21с.

5. Никитин Д.П., Новиков Ю.В., Окружающая среда и человек: Учеб. пособ. для студ. ВУЗов.-2-е изд. - М.:Высш.шк.,1995

6. Безопасность жизнедеятельности./под ред. Белов С.В., - М.: ВШ, 1999, 448с, ил.

Размещено на Allbest.ru