II. Защита атмосферного воздуха от загрязнений. Загрязнение атмосферного воздуха (причины, источники и последствия). Природное и искусственное. Способы очищения воздуха

Защита воздушного бассейна является одной из наиболее актуальных проблем защиты окружающей среды. Охрана атмосферы от загрязнений промышленными и транспортными выбросами является важнейшей социальной задачей, входящей в комплекс задач глобальной проблемы охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Загрязнение воздуха вредными веществами наносит значительный материальный ущерб народному хозяйству и приводит к увеличению заболеваемости населения.

Проблемы защиты атмосферы составляют широкую область на стыке наук. Она включает в себя как общие задачи химической технологии, энергетики, физики и машиностроения, так и вопросы, решением которых занимаются врачи, гигиенисты и др.

Наиболее эффективным методом защиты атмосферы от загрязнения вредными веществами является разработка новых малоотходных ресурсо- и энергосберегающих технологических процессов с замкнутыми производственными циклами. Однако, эти вопросы требуют больших финансовых затрат и разработки новых современных технологий и материалов. Поэтому, не откладывая решение данных вопросов на будущее, на современном этапе для большинства промышленных и транспортных предприятий очистка выбрасываемого в атмосферу воздуха остаётся основным мероприятием по защите воздушного бассейна от загрязнения.

Из общей массы загрязняющих атмосферу веществ,

поступающих от антропогенных источников, около 90% составляют различного рода газообразные, а 10% - твёрдые и жидкие вещества.

Находящиеся в воздухе взвешенные вещества называются аэрозолями, которые принято делить на три класса: пыли, дымы и туманы.

Пыли – полидисперсные системы твёрдых взвешенных частиц размером от 5 до 100 мкм.

Дымы – аэрозоли с размерами частиц от 0,1 до 5 мкм.

Туманы – жидкие аэрозоли, состоящие из капелек жидкости. В них могут содержаться растворенные вещества или твёрдые частицы. Они образуются в результате конденсации пара или распылении жидкостей. Размер частиц в первом случае близок к дымам, а во втором – к пыли.

Особое место занимают сажа и зола, образующиеся в процессе сгорания топлива.

Сажа – токсичный высокодисперсный порошок, на 95% состоящий из частиц углерода.

Зола – несгоревший остаток топлива, состоящий из минеральных примесей.

В технике пылеулавливания и очистки газов дисперсный состав пыли имеет решающее значение, так как в зависимости от этого выбирается соответствующее пылеулавливающее оборудование.

К наиболее характерным газообразным загрязнениям атмосферного воздуха можно отнести:

диоксид серы (SO 2 ),

оксид углерода (СО ),

оксиды и диоксиды азота (NO , NO 2 ),

углеводороды (пары бензина, метан и др.),

соединения тяжёлых металлов (свинца, ртути, кадмия и др.),

углекислый газ (CO 2).

Естественно в воздухе могут находиться и другие вредные газообразные вещества, обусловленные наличием поблизости того или иного производства. Выбросы в атмосферу подразделяются на:

1 – парогазовые и аэрозольные;

2 – технологические и вентиляционные;

3 – организованные и неорганизованные;

4 – нагретые и холодные.

Согласно 1-й классификации, парогазовые выбросы – смесь газов, не несущих в себе твёрдых или жидких частиц. Аэрозольные выбросы – смесь газов, несущих в себе твёрдые или жидкие частицы.

В зависимости от вредности газовых составляющих и содержащихся в них аэрозольных частиц необходимо проводить очистку или одной компоненты смеси, или же смесь в целом. В последнем случае требуется либо комбинированная очистка в одном аппарате, либо комбинация последовательного расположения аппаратов.

Технологические выбросы образуются в результате технологических процессов и представляют собой выбросы при продувке, выбросы от предохранительных клапанов, из труб котельных, транспортных средств и др. Как правило, они характеризуются высокой концентрацией загрязняющих веществ. Вентиляционные выбросы характеризуются большими объёмами газовоздушной смеси, но невысокими концентрациями загрязняющих веществ. В то же время за счёт больших объёмов газовоздушной смеси валовые выбросы с ними загрязняющих веществ могут быть значительными.

К организованным выбросам относятся выбросы, удаляемые трубами или газоходами, что позволяет использовать достаточно легко газо- и пылеулавливающие установки. К неорганизованным - можно отнести выбросы от разгерметизированного оборудования, выбросы от необорудованных мест загрузки или выгрузки материалов, от транспортных систем и др.

Нагретые или холодные выбросы различаются по перепаду температур между газом и окружающей средой. При разности температур до 30°С выбросы можно считать холодными.

Работа любого устройства, удаляющего взвешенные частицы, основана на использовании одного или нескольких механизмов осаждения. К основным из них, имеющим наибольшее применение, относятся: гравитационное осаждение, осаждение под действием центробежных сил, инерционное осаждение, зацепление (эффект касания), диффузионное осаждение, электроосаждение. К современным методам можно отнести термофорез и воздействие электромагнитного поля. Влияние того или иного механизма на осаждение частиц определяется целым рядом факторов, и в первую очередь их размером.

Гравитационное осаждение происходит в результате вертикального оседания частиц под действием силы тяжести. При падении частица пыли испытывает сопротивление среды, поэтому скорость падения или осаждения определяется условием равенства сил тяжести и гидравлического сопротивления. Поэтому частицы меньшего диаметра будут иметь меньшую скорость осаждения и для очистки воздуха от таких частиц потребуется большее время нахождения запылённого потока в пылеосадочной камере.

Центробежное осаждение пыли отмечается при криволинейном движении запылённого потока, когда под действием развиваемых центробежных сил частицы пыли отбрасываются на поверхность осаждения. В аппаратах, основанных на использовании центробежных сил, могут применяться два принципиальных конструктивных решения. В одном случае пылегазовый поток вращается в неподвижном корпусе аппарата цилиндрической или конической формы. А во втором случае пылегазовый поток движется во вращающемся роторе. Первое решение осуществляется в циклонах, а второе – в ротационных пылеуловителях.

Инерционное осаждение происходит в том случае, когда масса частицы пыли не может следовать вместе с газом по линии тока, огибающей плотное по сравнению с воздухом вещество, по инерции при повороте потока продолжает прямолинейное движение. При этом частица пыли сталкивается с препятствием и оседает на нём. Инерционное осаждение частиц пыли эффективно для частиц размером более 1 мкм.

Диффузионное осаждение будет наблюдаться в том случае, когда частицы, а это в основном небольшого размера, подвержены воздействию броуновского движения

молекул. В результате этого они имеют повышенную вероятность контакта с обтекаемым телом. Эффективность диффузионного осаждения обратно пропорциональна размерам частиц и скорости газового потока.

Осаждение частиц пыли под действием электрического тока заключается в зарядке частиц с последующим их отделением от воздушной среды под действием электрического поля. Электрозарядка частиц пыли может быть осуществлена при генерации аэрозоля, за счёт диффузии свободных токов и при коротком разряде. В последнем случае частицы пыли заряжаются одним знаком, что позволяет повысить эффективность их последующего удаления из воздушного потока.

Термофорез представляет собой отталкивание частиц нагретым телом, вызванное перемещением воздушной среды в результате возникновения свободной конвекции. При термофорезе концентрация частиц в областях с повышенной и пониженной температурой становится различной, что и приводит к термодиффузии частиц в сторону пониженных температур. На практике это можно наблюдать в виде осаждения пыли на наружных стенках против приборов центрального отопления.

Осаждение взвешенных частиц при контакте газового потока с жидкостью может осуществляться на каплях, пузырьках и на поверхности жидкости.

Улавливание взвешенных частиц каплями основано на кинематической коагуляции, возникающей в результате разности скоростей частиц и капель.

Это может происходить:

Когда аэрозоль движется с малой скоростью, а капли жидкости падают под действием силы тяжести;

Когда аэрозоль и капли движутся в одном или противоположном направлениях с различными скоростями.

При движении пузырьков загрязнённого воздуха через слой жидкости (барботаж) внутри пузырьков возникает пульсация газов. Взвешенные частицы при этом прилипают к поверхности воды, окружающей пузырёк газа.

При осаждении твёрдых частиц на поверхности жидкости, в случае, когда газовый поток движется вдоль жидкой поверхности, частицы осаждаются в воде в объёме тонкой плёнки, т.е. происходит поверхностное загрязнение воды.

Фильтрация газа через пористые материалы заключается в прохождении аэрозоля через фильтровальные перегородки, которые допускают прохождение воздуха, но задерживают аэрозольные частицы. Процесс фильтрации в наиболее распространённых фильтрах можно условно принять как процесс обтекания цилиндра, расположенного поперёк потока. Частицы пыли задерживаются на поверхности волокон силами молекулярного взаимодействия. Фильтрация запылённого потока через пористый материал значительно сложнее, так как включает в себя не только процесс прилипания к материалу в результате обтекания, но и за счёт столкновения с волокном или нитями. Необходимо учитывать, что на пути движения запылённого потока расположено обычно несколько рядов волокон, что повышает эффективность очистки.

При извлечении газообразных примесей используются методы абсорбции, адсорбции, катализа и термического окисления.

Абсорбционная очистка основана на способности жидкостей растворять газы или химически взаимодействовать с ними. При абсорбции происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую. Вещество, в котором происходит растворение абсорбируемых газовых компонентов, называется абсорбентом. Остальная часть газового потока, которая не абсорбируется в жидкости, обычно называется инертным газом. При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворителе (абсорбенте). При этом не происходят химические реакции. Этот процесс происходит в том случае, когда парциальное давление абсорбируемого компонента в газе больше равновесного парциального давления над поверхностью раствора.

При химической абсорбции (хемосорбции) абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию с поглотителем (жидкостью), образуя новые химические соединения в жидкой фазе. Хемосорбционные процессы обеспечивают более полное извлечение компонентов из газовых смесей. Количество газов, которое можно растворить в жидкости, зависит от свойств газа и жидкости, температуры и парциального давления газа над жидкостью.

Под процессом абсорбции понимается поглощение газового компонента твёрдым веществом. Явление адсорбции обусловлено наличием сил притяжения между молекулами адсорбента (твёрдого вещества) и поглощаемым газом на границе раздела соприкасающихся фаз. Процесс перехода молекул из газа на поверхностный слой адсорбента происходит в том случае, если силы притяжения адсорбента превосходят силы притяжения со стороны газа-носителя. Молекулы адсорбированного вещества, переходя на поверхность адсорбента, уменьшают его энергию, в результате чего происходит выделение теплоты.

При физической адсорбции молекулы газа не вступают с молекулами адсорбента в химическое взаимодействие. С повышением температуры количество физически адсорбированного вещества уменьшается, а увеличение давления приводит к возрастанию величины адсорбции. Преимуществом физической адсорбции является лёгкая обратимость процесса.

В основе химической адсорбции лежит химическое взаимодействие между адсорбентом и адсорбируемым веществом. Действующие при этом силы значительно больше, чем при физической адсорбции, и при этом выделяется больше теплоты. Молекулы газа, вступив в химическое взаимодействие с молекулами адсорбента, прочно удерживаются на поверхности и в порах адсорбента. Характерно то, что при низких температурах скорость химической адсорбции мала, но она возрастает с повышением температуры.

Каталитическая очистка газов служит для превращения примесей в безвредные соединения. Процесс протекает на поверхности твёрдых тел – катализаторов. Подбор катализаторов в основном решается эмпирическим путём.

На процесс катализа большое влияние оказывает температура. При относительно низких температурах, когда скорость реакции мала по сравнению со скоростью диффузии газов и процесс очистки сравнительно медленный. С повышением температуры скорость химической реакции возрастает, увеличивая при этом и скорость диффузии газов. Однако, скорость диффузии увеличивается медленнее и может наступить момент, когда процесс очистки газа будет определяться только скоростью подвода реагирующих веществ, а использование для этого, как на первоначальной стадии процесса, внутренней поверхности катализатора близким к нулю. В этом случае катализ переходит в область внешней диффузии. При этом мелкие поры катализатора уже не играют никакой роли, но возрастает роль внешней поверхности.

Важнейшей характеристикой катализаторов является температура «зажигания» - та минимальная температура, при которой катализатор начинает проявлять свои свойства.

Термическим окислением компонентов выбросов называется окисление при температурах до 1000°С. Окисление применяется, как в отношении газов, так и горючих компонентов дисперсной фазы аэрозолей. Этот способ находит применение для извлечения из газовых потоков смол, масел, летучих растворителей и других компонент. Решающее значение в организации процесса имеет подготовка газов к реакции, т.е. нагрев смеси до необходимой температуры и обеспечение смешения горючих газов с окислителем.

Цели:

• обобщать знания об источниках загрязнения атмосферы, последствиях, к которым они приводят и правилах охраны воздуха;
• сформулировать правила личной экологической безопасности;
• развивать память, логическое мышление, лексический запас;
• воспитывать бережное отношение к окружающей среде.

ХОД УРОКА

1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ (1 мин)

2. Введение в тему УРОКА (2 мин)

Рыжая ворона:

Не хватает свежего воздуха! Нечем дышать! Я даже цвет поменяла. Задыхаюсь! Помогите!

Предлагаю помочь ВОРОНЕ. Исходя из её просьбы, как сформулировать тему урока? (Как защититься от загрязнённого воздуха). "Приложение 1=слайд 1".

На какие вопросы мы должны дать ей ответ? / От чего загрязняется воздух и к чему это приводит? Что нужно делать для охраны воздуха от загрязнений? Как защитить себя от загрязнённого воздуха? /"Приложение 1=слайд 2".

Предлагаю провести урок в виде конференции, на которой вы будете учёными- экологами. Прежде чем наша экологическая конференция начнёт работу, хочу напомнить следующие сведения:

"Приложение 1=слайд 3" Атмосфера - слой воздуха, окружающий Землю. Толщина его достигает 1000 километров. Воздух не улетает от Земли, так как она притягивает его к себе, как любое тело. Атмосфера имеет большое значение для жизни на Земле: она защищает Землю от метеоритов, рассеивает солнечные лучи, которые иначе сожгли бы Землю и всё, что на ней находится.

3. Проверка знаний по д/з (12 мин).

Атмосферный воздух сильно загрязняется в результате увеличения в воздухе примесей, например углекислого газа. Его становится в воздухе всё больше и больше. Выражение " нечем дышать" всё чаще встречается в разговорах большинства граждан.

По мере работы экологической конференции вы будете заполнять лист эколога "Приложение 2 ", в который занесёте все этапы работы над данной темой.

Назовите источники загрязнения воздуха, для этого постройте цепи попадания вредных веществ в организм. Этот материал мы проходили на предыдущем уроке.

1. Автомобиль стал злейшим врагом природы и человека. Он занимает первое место по объёму выбросов вредных веществ в окружающую среду. Обратите внимание:1 автомобиль в год выбрасывает чуть больше тонны выхлопных газов, в которых 200 видов вредных веществ. Этот же автомобиль даёт 10 кг резиновой пыли. Кроме того, он поднимает целые клубы пыли, вдоль дорог растения заражены твёрдыми металлами. Таким образом, автомобиль является одним из главных источников загрязнения.

/ вариант:

• автомобиль - выхлопные газы - орг. дыхания
• автомобиль - пыль - почва или растения - орг. пищеварения/

2. Вокруг заводов и фабрик почти нет растительности, погибла трава, кустарники, стоят хилые деревья. Причина в том, что завод выбрасывает огромное количество загрязняющих веществ при сжигании топлива. При сжигании 10 т угля выделяется 1 т сернистого газа, при этом на 1 км за сутки выпадает 1 т пыли. Вывозятся в отвалы миллионы тонн золы.

/отвалы - смог - орг. дыхания/

3. Запах свежести после грозы - это запах озона. В него превращается кислород при разряде молнии. Кстати, тем же озоном пахнет возле работающего ксерокса: в аппарате под действием ультрафиолетового излучения кислород тоже превращается в озон.

Таким газовым одеялом покрыта Земля на высоте 18-25 метров. Именно оно задерживает солнечные лучи, губительные для всего живого.

Причина его разрушения - газы, содержащие в своей молекуле хлор. Также опасным для озона есть фреон. Это летучее вещество, которое закачивают в аэрозольные баллончики, чтобы создать необходимое давление. Более 20 лет назад учёные обнаружили первую озоновую дыру над Антарктидой. Здесь озоновый слой сошёл почти что на нет.

4. Дым - это очень мелкие твёрдые частички, которые появляются в воздухе, когда горят дрова, уголь, топливо. Частицы дыма такие лёгкие, что парят годами в атмосфере.

Дым вреден. Он раздражает органы дыхания, разъедает глаза. Тяжёлые металлы (свинец, ртуть) вызывают изменения крови.

• сигаретный дым - орг. дыхания
• дым от сжигания - туман или смог - растения - орг.пищеварения и орг. дыхания/

5. Аварии. Это случилось 26 апреля 1986 года на атомной электростанции в городе Припяти, которая находится вблизи Чернобыля. Однажды раздался взрыв и загорелся блок. При этом в воздух было выброшено такое количество радиоактивных веществ, что люди, находившиеся вблизи, и особенно пожарные, получили смертельную дозу облучения.

К счастью такие аварии случаются редко, но мелких аварий ежегодно происходит миллионы.

/ авария - выброс - кислотные дожди - растения или почва - орг. пищеварения/

/ по мере поступления ответов учащихся появляются записи:

1. Выхлопные газы

2. Выбросы заводов

3. Отвалы.

5. Летучие вещества.

ВЫВОД: Так какие источники загрязнения воздуха мы с вами назвали?/ "Приложение1=слайд 4"

РЕФЛЕКСИЯ:

3. ПОДГОТОВКА К АКТИВНОЙ УМСТВЕННОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (3 мин).

"Приложение 1 = слайд 5"

Какое влияние оказывает загрязнённый воздух на растения и животных?

6. СМОГ происходит от сочетаний 2 английских слов - дым и туман. Это вредный туман, который образуется в городах.В 1959 году в Лондоне из-за тяжёлого смога, состоящего из частиц сажи, сернистого газа и капель тумана, погибли 4 тысячи человек.

7. У меня такие данные. В Голландии была поражена кислотными дождями 1/3 деревьев. В разгар лета вдруг опала листва, отмерли корни, деревья пожелтели, посохли, исчезла рыба в озёрах. На юге Норвегии в половине озёр рыбаки не могли поймать рыбу. Из-за кислотных дождей разрушаются памятники архитектуры. Но самое главное - страдает здоровье человека.

Как образуется кислотные дожди?

Высокие заводские трубы выбрасывают в воздух сернистый газ, он соединяется с атмосферной влагой, образуются капельки раствора серной кислоты. Эти ядовитые вещества пропитывают тучи, которые ветер проносит на тысячи километров. Так выпадает кислотный дождь.

(Нарисовать на добавочной доске)

ДИНАМИЧЕСКАЯ ПАУЗА (3 мин)

4. Изучение нового материала (12 мин)

Какие надо применять меры по охране воздуха?

Способов очень много. Давайте выясним основные способы.

Дифференцированная работа:

Сильные ученики решают проблемную ситуацию " Где построить завод ", в результате которой появляется схема в тетради. (Обсуждение правильного варианта)

Реши задачу и подчеркни способ охраны воздуха. Средние ученики решают экологические задачи:

1. Деревья способствуют очищению воздуха от пыли и других загрязнений . Лиственный лес, площадь которого равна площади квадрата со стороной 100 м, может в течение года задержать 68 т пыли. Зато еловый лес такой же площади способен за то же время " заглотать" 32 т пыли. На сколько т пыли больше задерживает лиственный лес, чем еловый?

2. В доме, в котором живёт Лена, отходы металла, бумаги, пластмассы, стекла, а также пищевые отходы выбрасывают в разные ёмкости. Благодаря этому большинство отходов , выбрасываемых жильцами этого дома, можно переработать и вторично использовать . Ёмкость, предназначенная для металла, содержит 12 кг отходов, для стекла- 6кг, для бумаги- 7 кг, но ёмкость для пластмассы вмещает на 3 кг мусора меньше, чем ёмкость для бумаги. Ёмкость для пищевых отходов содержит на 9 кг мусора больше, чем ёмкость для пластмассы. Сколько килограммов мусора содержится в каждой ёмкости?

3. В городе, где живут Валя и Таня, на трубах заводов нет очистных фильтров и уловителей пыли, поэтому обе девочки собирают подписи под письмом к властям с просьбой построить очистительные фильтры и поставить уловители пыли. Валюша собрала 7 подписей, а Танюша - в 4 раза больше. Сколько всего подписей собрали девочки?

4. В лесу нельзя разжигать костёр . Вася и Коля забыли об этом. От разожжённого ими костра загорелся лес. Сгорело 96 деревьев. Мальчикам было очень стыдно, и они решили, что исправят зло, которое причинили, посадив по 4 молодых деревца взамен каждого сгоревшего по их вине. Сколько деревьев собирались посадить мальчики?

Проверка. "Приложение 1=слайд 6"

Сформулировать правила личной экологической безопасности.

(Ученики, испытывающие трудности в обучении - читают стр. 31 учебника и отвечают на вопрос: " Как защититься от загрязнённого воздуха?")

Если ты идёшь по дороге, и воздух загазованный - перейди на соседнюю улицу.

Не останавливайся на улице возле автомобиля с работающим двигателем

Не задерживайся в тех местах, где накурено. Дым сигарет - опасный загрязнитель воздуха.

ПЕРВИЧНАЯ ПРОВЕРКА НОВОГО МАТЕРИАЛА

Добавьте свои правила. (Коллективное составление памятки для очистки воздуха)

1. По мере ответов на доске появляются следующие слайды:

Установка очистных фильтров на заводских трубах

Лесонасаждения

Устройства уловителей дыма

Запрет разведения костров в лесопарках

Переработка отходов

Подведение итогов.

"Приложение 1=слайд 7"

РЕФЛЕКСИЯ:

Обозначь светофорчиком правильность ответа.

5. Закрепление материала (до 4 мин)

Выполни тест и узнай, что нужно для всего живого на планете

/ тест/ (самооценка)

1. Какие вещества входят в состав воздуха?

А) водород, медь, цинк

В) кислород, азот, углекислый газ

Г) хлор, фтор, йод

2. Какой газ воздуха необходим для дыхания?

О) кислород

У) углекислый газ

3. Какой газ поглощают растения при дыхании

С) кислород

З) углекислый газ

4. Нужен ли человеку и другим живым существам для дыхания чистый воздух?

Т) Нет, не нужен.

Д) Да, нужен.

5. Как нужно охранять воздух от загрязнения?

Ы) остановить все фабрики и заводы, прекратить заготовку древесины. Запретить пользоваться автотранспортом, выделяющим в окружающую среду вредные вещества. Превратить Землю в один огромный заповедник.

У) Фабрики и заводы должны иметь уловители пыли и вредных веществ. Транспорт необходимо сделать экологически безопасным. В городах и вокруг них создавать пояса садов, парков и лесов. На месте вырубленных деревьев делать посадки молодняка

6.Кто из представителей живой природы может влиять на чистоту воздуха?

Л) животные

Х) растения

Ч) грибы и микробы

РЕФЛЕКСИЯ:

Обозначь светофорчиком правильность ответа.

6. Обобщение и систематизация (2 мин)

Давайте вспомним, чему была посвящена наша экологическая конференция.

"Приложение1=слайд 8"

7. ИТОГ УРОКА (2 мин)

Ребята, кто объяснит вороне причины загрязнения воздуха и расскажет, что нужно ей делать, чтобы не дышать загрязнённым воздухом? А чем мы можем помочь жителям нашего города в борьбе за чистый воздух, и какие правила должны соблюдать?

8. Д/З (2 мин)

Нарисовать экологические знаки защиты воздуха от загрязнения.

Придумать условные знаки к правилам личной экологической безопасности.

Мы выполнили программу конференции. Какие новые правила ты будешь соблюдать, чтобы сохранить чистоту воздуха (Оценивание)

Рефлексия (светофор красного и зелёного света) (1 мин)

• Определи степень значимости данной темы для человека.
• Укажи своё отношение к данной проблеме.
• Определи степень изученности тобой данной темы на уроке

Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько важен в нашей жизни воздух? Только представьте, что человеческая жизнь не может продолжаться без него более двух минут. Мы редко задумываемся над этим, воспринимая воздух как должное, тем не менее, существует реальная проблема – атмосфера Земли уже загрязнена довольно сильно. И пострадала она именно от рук человека. А это означает, что всё живое на планете находится в опасности, ведь мы постоянно вдыхаем в себя различные ядовитые вещества и примеси. Как защитить воздух от загрязнений?

Как люди и их деятельность влияют на состояние атмосферы?

Чем быстрее развивается современное общество, тем всё больше потребностей у него возникает. Людям нужно больше автомобилей, больше бытовой техники, много товаров для ежедневного использования, - этот список можно продолжить. Однако суть состоит в том, что для удовлетворения потребностей современных людей нужно постоянно что-то производить и строить.

Для этого стремительно вырубают леса, создают новые компании, открывают заводы и фабрики, которые ежедневно выбрасывают в атмосферу тонны химических отходов, копоти, газов, всевозможных вредных веществ. С каждым годом на дорогах появляются сотни тысяч новых автомобилей, каждый из которых вносит свою лепту в загрязнение атмосферы. Люди неразумно используют ресурсы, полезные ископаемые, иссушают реки, а все эти действия прямо или косвенно отражаются на состоянии атмосферы Земли.

Постепенно разрушающийся озоновый слой, призванный защищать всё живое от радиоактивного солнечного излучения, - свидетельство неразумной деятельности человека. Дальнейшее его истончение и разрушение приведёт к гибели как живых организмов, так и растительного мира. Как спасти планету от загрязнения атмосферы?

Каковы основные источники загрязнения атмосферного воздуха?

Современный автопром . В настоящее время на дорогах всех стран мира свыше 1 млрд автомобилей. В западных и европейских странах почти каждая семья имеет в своём распоряжении несколько автомобилей. Каждый из них – источник выхлопных газов, которые тоннами попадают в атмосферу. В Китае, Индии и России ситуация вроде бы пока не такая, но число автомобилей в СНГ по сравнением с 1991 годом, явно выросло в разы.

Фабрики и заводы . Конечно, без промышленности нельзя обойтись, однако не стоит забывать, что, получая необходимые нам товары, взамен мы расплачиваемся чистым воздухом. В скором времени человечеству нечем будет дышать, если фабрики и промышленные предприятия не научатся перерабатывать собственные отходы вместо того, чтобы выпускать их в атмосферу.

Продукты сгорания нефти и угля, потребляемых на теплоэлектростанциях, поднимаются в воздух, наполняя его очень вредными примесями. В дальнейшем токсические отходы выпадают вместе с осадками, питая химическими веществами почву. Из-за этого зелёные насаждения гибнут, а ведь они необходимы, чтобы поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород. А как же мы без кислорода? Погибнем… Так что загрязнение воздуха и здоровье человека в прямой зависимости.

Меры по защите воздуха от загрязнения

Какие меры может предпринять человечество, чтобы прекратить загрязнять воздух на планете? Учёные уже давно знают ответ на этот вопрос, только на деле эти меры мало кто внедряет. Что же нужно делать?

1. Чиновники должны усилить контроль за организацией безопасной для природы и окружающей среды работы фабрик и промышленных предприятий. Нужно обязать владельцев всех заводов устанавливать очистные сооружения, чтобы свести к нулю вредные выбросы в атмосферу. За нарушение этих обязательств ввести наказание, возможно, в виде запрета на продолжение деятельности предприятий, которые продолжают загрязнять воздух.

2. Выпускать новые автомобили, которые работали бы только на экологически чистом топливе. Если прекратить производство машин, потребляющих в качестве топлива бензин и солярку, а заменить их электромобилями или машинами-гибридами, то у покупателей не останется выбора. Люди будут приобретать автомобили, не причиняющие вреда атмосфере. Со временем произойдёт полная замена старых авто на новые, экологически чистые, что принесёт огромную пользу нам самим, жителям планеты. Уже сейчас многие люди, живущие в странах европейского континента, делают выбор в пользу такого транспорта.

Число электромобилей в мире уже достигло 1.26 млн. По прогнозу Международной Энергетической Ассоциации, чтобы предупредить рост температуры из-за потепления более чем на 2 градуса, нужно увеличить численность электромобилей на дорогах до 150 млн к 2030 г. и 1 млрд к 2050 году при прочих имеющихся производственных показателях.

3. Экологи сходятся во мнении, что если прекратить работу устаревших теплоэлектростанций, ситуация стабилизируется. Однако вначале нужно найти и внедрить новые способы добычи энергетических ресурсов. Многие из них уже успешно используются. Люди научились превращать энергию солнца, воды и ветра в электричество. Альтернативные виды энергоресурсов не сопряжены с выделением опасных отходов во внешнюю среду, а значит, они помогут защитить воздух от загрязнения. В реальности же в Гонконге выработка более половины электроэнергии идет за счет теплоэлектростанций на угле, а потому доля выбросов углекислоты в последние годы выросла на 20%.

4. Чтобы экологическая ситуация стабилизировалась, нужно перестать уничтожать природные богатства – вырубать лесные массивы, осушать водоёмы и начать разумно использовать полезные ископаемые. Нужно постоянно увеличивать зелёные насаждения, чтобы они способствовали очищению воздуха и обогащению его кислородом.

5. Нужно повышать информированность населения. В частности информация о том как должна производиться защита воздуха от загрязнений для детей. Таким образом можно поменять подход множества людей к нынешнему состоянию ситуации.

Загрязнение воздуха порождает много новых проблем – увеличивается заболеваемость раком, сокращается продолжительность жизни людей, но это лишь верхушка айсберга. Настоящая беда в том, что испорченная экология грозит глобальным потеплением, а это приведёт к серьёзным природным катаклизмам в будущем. Уже сейчас протест нашей планеты против бездумной деятельности людей проявляется в виде наводнений, цунами, землетрясений и других природных явлений. Человечеству нужно всерьёз задуматься о том, чтобы защитить воздух от грязи.

Кстати !

На сегодняшней встрече в Руанде, как передает агентство Рейтер, делегаты почти 200 стран договорились снизить применение парниковых газов (гидрофторуглеродовых газов), используемых в холодильном оборудовании и кондиционерах. Гидрофторуглеродовые газы в разы сильнее разрушают озоновый слой Земли чем двуокись углерода (в 10 тыс раз).
О подписании соглашения по результатам встречи журналистам доложил министр природных ресурсов Руанды.

Развитые страны ЕС и США обязались снизить применение гидрофторуглеродовых газов на 10% до начала 2019 года, то есть за 2 ближайших года.
Индия, Китай и Пакистан обязались не наращивать использование гидрофторуглеродовых газов до 2028 года, а после этой даты сократить их использование. Причем Китай – до 2024 года.

Напомню, еще что 4 ноября 2016 года в силу вступит Парижское соглашение по климату (от декабря 2015 года), которое постепенно заменяет Киотский протокол, действующий до 2020 года. Россия подписала парижское соглашение по климату.

Что делается в вашем городе для охраны воздуха или как защитить воздух от загрязнения? Такая серьезная тема изучается по предмету окружающий мир во 2 - 3 классах начальной школы.

На этой странице попробуем разобраться с ответом на этот вопрос.

Процесс загрязнения воздуха начался в XIX веке, в связи с быстрым развитием промышленности. Все фабрики того времени использовали один вид топлива – каменный уголь. Несмотря на то что уже тогда знали о вредности данного сырья для окружающей среды, оно все равно оставалось самым востребованным. Это было связано с его дешевизной и отличной доступностью.

Приближаясь к крупным металлургическим комбинатам, прежде всего обращаешь внимание на ряды гигантских труб, которые выбрасывают дым высоко в небо.

Там на высоте дуют мощные ветры. Они подхватывают клубы дыма и рвут их в клочья, развеивают, смешивают с чистым воздухом, быстро снижают опасность ядовитых газов. Такие же высокие трубы делаются на крупных электростанциях.

Высокие трубы отводят беду от живущих поблизости людей, но ведь ядовитые газы все равно поступают в воздух. Там они накапливаются, а потом выпадают с осадками в других районах.

Человеку и другим живым существам для дыхания нужен чистый воздух. Но во многих местах, особенно в больших городах, он загрязнён

Некоторые фабрики и заводы выбрасывают из своих труб ядовитые газы, сажу, пыль. Автомо­били выделяют отработанные газы, в которых очень много вредных веществ.

Загрязнение воздуха угрожает здоровью людей, всей жизни на Земле!

Что делается для охраны воздуха в городах?

1. Сейчас немало делается для охраны чистоты воздуха в городах. На многих предприятиях работают установки, которые улавливают пыль, сажу, ядовитые газы. На котельных устанавливают пыле и газо-улавливающие устройства.

2. Осуществляется вывод вредных предприятий за черту города.

3. Происходит замена общественного транспорта на более экологические. Создаются новые троллейбусные и трамвайные маршруты по городам. Учёные разработали новые автомобили - электромобили, которые не будут загрязнять воздух.

4. Кроме того, все большегрузные автомобили, а выхлопные газы автомобилей еще один вредный фактор, отправляются по объездным дорогам, им запрещено заезжать в центр городов.

5. Вводятся запреты на сжигание мусора в черте города.

6. Большую роль в защите воздуха играют зеленые насаждения, поэтому в городах много много внимания уделяется посадке скверов, аллей, парков.

7. В разных местах созданы специальные станции, они постоянно следят за чистотой воздуха в больших городах.

1. Атмосфера
2. Контроль газовых смесей
3. Парниковый эффект
4. Киотский протокол
5. Средства защиты
6. Защита атмосферы
7. Средства защиты
8. Сухие пылеуловители
9. Мокрые пылеуловители
10. Фильтры
11. Электрофильтры

Атмосфера

Атмосфера - газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией.

Глубина атмосферы некоторых планет, состоящих в основном из газов (газовые планеты), может быть очень большой.

Атмосфера Земли содержит кислород, используемый большинством живых организмов для дыхания, и диоксид углерода потребляемый растениями, водорослями и цианобактериями в процессе фотосинтеза.

Атмосфера также является защитным слоем планеты, защищая её обитателей от солнечного ультрафиолетового излучения.

Основные загрязнители атмосферного воздуха

Основными загрязнителями атмосферного воздуха, образующимися как в процессе хозяйственной деятельности человека, так и в результате природных процессов, являются:

• диоксид серы SO2,
• диоксид углерода CO2,
• оксиды азота NOx,
• твердые частицы – аэрозоли.

Доля этих загрязнителей составляет 98% в общем объеме выбросов вредных веществ.

Помимо этих основных загрязнителей, в атмосфере наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ: формальдегид, фенол, бензол, соединения свинца и других тяжелых металлов, аммиак, сероуглерод и др.

Основные загрязнители атмосферы

Источники загрязнения атмосферы проявляются практически во всех видах хозяйственной деятельности человека. Их можно разделить на группы стационарных и подвижных объектов.

К первым относятся промышленные, сельскохозяйственные и другие предприятия, ко вторым - средства наземного, водного и воздушного транспорта.

Среди предприятий наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят:

• теплоэнергетические объекты (тепловые электрические станции, отопительные и производственные котельные агрегаты);
• металлургические, химические и нефтехимические заводы.

Загрязнение атмосферы и контроль ее качества

Контроль атмосферного воздуха осуществляется с целью установления соответствия его состава и содержания компонентов требованиям охраны окружающей среды и здоровья человека.

Контролю подлежат все источники образования загрязнений, поступающих в атмосферу, их рабочие зоны, а также зоны влияния этих источников на окружающую среду (воздух населенных пунктов, мест отдыха и др.)

Комплексный контроль качества включает следующие измерения:

• химический состав атмосферного воздуха по ряду наиболее важных и значимых компонентов;
• химический состав атмосферных осадков и снежного покрова
• химический состав пылевых загрязнений;
• химический состав жидкофазных загрязнений;
• содержание в приземном слое атмосферы отдельных компонентов газовых, жидкофазных и твердофазных загрязнений (в том числе токсических, биологических и радиоактивных);
• радиационный фон;
• температура, давление, влажность атмосферного воздуха;
• направление и скорость ветра в приземном слое и на уровне флюгера.

Данные этих измерений позволяют не только оперативно оценивать состояние атмосферы, но и прогнозировать неблагоприятные метеорологические условия.

Контроль газовых смесей

Контроль состава газовых смесей и содержания в них примесей основан на сочетании качественного и количественного анализа. При качественном анализе выявляют присутствие в атмосфере специфических особо опасных примесей без определения их содержания.

Применяют органолептический, индикаторный методы и метод тест-проб. Органолептическое определение основано на способности человека узнавать запах специфического вещества (хлор, аммиак, сера и др.), изменение окраски воздуха, чувствовать раздражающее действие примесей.

Экологические последствия загрязнения атмосферы

К важнейшим экологическим последствиям глобального загрязнения атмосферы относятся:

• возможное потепление климата (парниковый эффект);
• нарушение озонового слоя;
• выпадение кислотных дождей;
• ухудшение здоровья.

Парниковый эффект

Парниковый эффект – это повышение температуры нижних слоев атмосферы Земли по сравнению с эффективной температурой,т.е. температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Киотский протокол

В декабре 1997 г. на встрече в Киото (Япония), посвященной глобальному изменению климата, делегатами из более чем 160 стран была принята конвенция, обязывающая развитые страны сократить выбросы СО2. Киотский протокол обязывает 38 индустриально развитых стран сократить к 2008–2012 г.г. выбросы СО2 на 5 % от уровня 1990 г.:

• Европейский союз должен сократить выбросы СО2 и других тепличных газов на 8 %,
• США – на 7%,
• Япония – на 6 %.

Средства защиты

Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы служат:

• разработка и внедрение очистных фильтров на предприятиях,
• использование экологически безопасных источников энергии,
• использование безотходной технологии производства,
• борьба с выхлопными газами автомобилей,
• озеленение городов и поселков.

Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу от загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям.

Защита атмосферы

Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход на новые экологически безопасные источники энергии. Например, строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов, тепло недр, применение гелиоустановок и ветряных двигателей для получения электроэнергии.

В 1980-е годы перспективным источником энергии считались атомные электростанции (АЭС). После чернобыльской катастрофы число сторонников широкого использования атомной энергии уменьшилось. Эта авария показала, что атомные электростанции требуют повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик А. Л. Яншин, например, считает газ, которого в России в перспективе можно добывать около 300 трлн кубометров.

Средства защиты

• Очистка технологических газовых выбросов от вредных примесей.
• Рассеивание газовых выбросов в атмосфере. Рассеивание осуществляется с помощью высоких дымовых труб (высотой более 300 м). Это временное, вынужденное мероприятие, которое осуществляется вследствие того, что существующие очистные сооружения не обеспечивают полной очистки выбросов от вредных веществ.
• Устройство санитарно-защитных зон, архитектурно-планировочные решения.

Санитарно-защитная зона (СЗЗ) – это полоса, отделяющая источники промышленного загрязнения от жилых или общественных зданий для защиты населения от влияния вредных факторов производства. Ширина СЗЗ устанавливается в зависимости от класса производства, степени вредности и количества выделенных в атмосферу веществ (50–1000 м).

Архитектурно-планировочные решения – правильное взаимное размещение источников выбросов и населенных мест с учетом направления ветров, сооружение автомобильных дорог в обход населенных пунктов и др.

Оборудование для очистки выбросов

• устройства для очистки газовых выбросов от аэрозолей (пыли, золы, сажи);
• устройства для очистки выбросов от газо- и парообразных примесей (NO, NO2, SO2, SO3 и др.)

Сухие пылеуловители

Сухие пылеуловители предназначены для грубой механической очистки от крупной и тяжелой пыли. Принцип работы – оседание частиц под действием центробежной силы и силы тяжести. Широкое распространение получили циклоны различных видов: одиночные, групповые, батарейные.

Мокрые пылеуловители

Мокрые пылеуловители характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсной пыли размером до 2 мкм. Работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель под действием сил инерции или броуновского движения.

Запыленный газовый поток по патрубку 1 направляется на зеркало жидкости 2, на котором осаждаются наиболее крупные частицы пыли. Затем газ поднимается навстречу потоку капель жидкости, подаваемой через форсунки, где происходит очистка от мелких частиц пыли.

Фильтры

Предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли (до 0,05 мкм) на поверхности пористых фильтрующих перегородок.

По типу фильтрующей загрузки различают тканевые фильтры (ткань, войлок, губчатая резина) и зернистые.

Выбор фильтрующего материала определяется требованиями к очистке и условиями работы: степень очистки, температура, агрессивность газов, влажность, количество и размер пыли и т.д.

Электрофильтры

Электрофильтры – эффективный способ очистки от взвешенных частиц пыли (0,01 мкм), от масляного тумана.

Принцип действия основан на ионизации и осаждении частиц в электрическом поле. У поверхности коронирующего электрода происходит ионизация пылегазового потока. Приобретая отрицательный заряд, частицы пыли движутся к осадительному электроду, имеющему знак, противоположный заряду коронирующего электрода. По мере накопления на электродах частицы пыли падают под действием силы тяжести в сборник пыли или удаляются встряхиванием.

Способы очистки от газо- и парообразных примесей

Очистка от примесей путем каталитического превращения. С помощью этого метода превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в безвредные или менее вредные вещества путем введения в систему катализаторов (Pt, Pd, Vd):

• каталитическое дожигание СО до СО2;
• восстановление NОx до N2.

Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). В качестве абсорбента, например, используют воду для улавливания таких газов как NH3, HF, HCl.

Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов – твердых тел с ультрамикроскопической структурой (активированный уголь, цеолиты, Al2O3.