Подробное решение параграф § 68 по биологии для учащихся 11 класса, авторов А.В. Теремов, Р.А. Петросова Углубленный уровень 2017
Вопрос. Рассмотрите рис. 297–298. С какими антропогенными воздействиями связано загрязнение воздушной среды? Каковы его последствия?
Ответ. Загрязнение воздушной среды связано с такими воздействиями на атмосферу как: выбросы промышленности, выхлопные газы автомобилей, извержения вулканов. Это вызывает такие эффекты как фотохимический туман, например над городом, или парниковый эффект, если рассматривать всю атмосферу Земли. Смог снижает видимость на дорогах, создаёт агрессивную среду для металлических конструкций и архитектурных сооружений, вызывая их коррозию и разрушение, а также негативно влияет на всё живое. Парниковый эффект вызывает общее потепление климата, что влечет за собой опустынивание земель, таяние ледников
Вопрос 1. Каковы основные источники атмосферных загрязнений? Объясните, почему естественное загрязнение атмосферы не нарушает происходящих в ней процессов.
Ответ. В настоящее время основные источники загрязнения атмосферы – это чёрная и цветная металлургия, ТЭС, автотранспорт, а также предприятия нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей, химической и других отраслей промышленности. Немалый вклад в загрязнение атмосферы вносят также лесные пожары и извержения вулканов.
Вопрос 2. Опишите техногенные вещества, оказывающие отрицательное воздействие на состояние воздушной среды. Каким образом это происходит?
Ответ. Выбросы промышленных предприятий в атмосферу содержат различные вещества – органические и неорганические, газообразные и твёрдые. Наиболее опасными в экологическом отношении являются оксиды азота, серы и углерода, углеводороды и их галогенопроизводные. Самая многочисленная группа веществ, загрязняющих атмосферу городов, – это углеводороды. Помимо углеводородов токсичным соединением, попадающим в атмосферу, является угарный газ (СО) – продукт неполного сгорания угля и любого углеводородного топлива. Основными источниками выбросов этого газа служат чёрная и цветная металлургия, где кокс и угарный газ используют в качестве восстановителей, а также автотранспорт.
Опасными загрязнителями атмосферы являются соединения серы – сероводород и оксиды. Сероводород (H2S) содержится в выбросах предприятий нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, коксохимической промышленности.
В больших концентрациях сероводород – сильный яд нервно-паралитического действия. При концентрации H2S в воздухе выше 1 г/м3 у человека наблюдаются судороги, остановка дыхания, паралич сердца. Актуальной экологической проблемой является насыщение атмосферы оксидами серы (S02 и S03), которые, соединяясь с парами воды, выпадают на Землю в виде кислотных осадков. Основные источники загрязнения этими веществами – сжигание угля, очистка нефти, производство цветных металлов из сульфидных руд.
Существенный вред природе наносит использование хлорфторуглеводородов, или фреонов, применяемых в качестве хладоагентов в холодильных установках, лаках и красках бытовой химии. Эти вещества, попадая в атмосферу, способствуют разрушению озонового слоя Земли, что может привести к катастрофическим последствиям для всей биосферы: гибели организмов, изменениям климата и т. д.
Серьёзную опасность представляет процесс металлизации атмосферы в результате попадания в неё металлической пыли. Один из основных источников металлизации – металлургические производства. Второй важнейший источник попадания металлов в атмосферу – сжигание минерального топлива, в котором присутствуют незначительные примеси металлов.
При недостаточной циркуляции воздуха (в безветренную погоду) в нижних слоях атмосферы крупных городов и промышленных центров возникает видимое глазом загрязнение атмосферы – фотохимический туман, или смог (от англ, smoke – дым и fog – туман). Это результат накопления дымов от котельных, промышленных предприятий, выхлопных газов автомобилей. Смог снижает видимость на дорогах, создаёт агрессивную среду для металлических конструкций и архитектурных сооружений, вызывая их коррозию и разрушение, а также негативно влияет на всё живое.
Вопрос 3. Охарактеризуйте проблемы, связанные с загрязнением автотранспортом в крупных городах атмосферного воздуха. Каковы меры борьбы с этим явлением?
Ответ. Самая многочисленная группа веществ, загрязняющих атмосферу городов, – это углеводороды. В выхлопных газах автомобилей их обнаружены сотни. В мире ежегодно в атмосферу поступает более 90 т углеводородов, причём примерно 20% от их общего числа приходится на долю ароматических – бензола, толуола, ксилола. Отравления этими соединениями вызывают нарушения состава крови у животных и человека.
Токсичные соединения свинца попадают в атмосферу вследствие использования тетраэтилсвинца в качестве присадки (антидетонатора) к бензину для более плавной работы двигателей внутреннего сгорания. В конце XX в. ежегодно с выхлопными газами автомобилей в атмосферу выбрасывалось до 10 000 т свинца (в составе оксидов и других соединений). Соединения свинца губительны для всего живого, они вызывают, например, необратимые изменения в организме человека, нарушая синтез гемоглобина, угнетают функции печени и головного мозга, накапливаются в тканях органов.
Вопрос 4. В чём опасность загрязнения воздушной среды выбросами промышленных предприятий? Приведите примеры веществ-загрязнителей.
Ответ. Последствия загрязнения атмосферы очевидны: образование озоновых дыр, возникновение парникового эффекта, рост процента тяжелых заболеваний, спровоцированных выбросами. Среди них раковые опухоли, всевозможные аллергии, астматический синдром, нарушение сердечнососудистой деятельности, общее понижение иммунитета.
Основными источниками, из которых осуществляется химическое загрязнение атмосферы, являются металлургическая и химическая промышленность, отопительные системы (тепловые электростанции, котельные установки), транспорт. Вместе с дымом теплоэлектростанции выбрасывают в воздух углекислый и сернистый газ.
В современных условиях пальму первенства в вопросах ухудшения качества воздуха удерживает промышленное загрязнение. Ежегодно в атмосферу выбрасываются миллионы тонн вредных веществ, которые при взаимодействии образуют новые элементы. Так сернистый газ, окисляясь, образует серный ангидрид, а взаимодействуя с аммиаком, превращается в кристаллы сульфата аммония. При соединении серного ангидрида с парами воды, образуется серная кислота. Таким образом, происходят различные химические, фотохимические, физико-химические реакции между составляющими атмосферы и элементами загрязняющих веществ, многократно усиливая химическое загрязнение окружающей среды.
Отходы металлургии – это также такие химические элементы, как оксиды азота, аммиак, сероводород, хлор, фтор, а также соединения фосфата, ртути и мышьяка.
Загрязнение химическими веществами озонного слоя Земли и его разрушение происходит в результате сжигания промышленных и бытовых отходов, отопления жилых помещений, транспортных выхлопных газов, промышленного сжигания топлива.
Не стоит недооценивать и аэрозольное загрязнение атмосферы. Основным его источником являются ТЭС, обогатительные фабрики, металлургические предприятия, сажевые, магнезитовые и цементные заводы. Выброс пыли измеряется миллионами тонн в год! Так, сжигание каменного угля дает 93.6 млн.т. пыли, производство цемента – 53,37млн.т., а выплавка чугуна образует 20.21млн.т. вредоносных частиц.
Проблемы химической промышленности заключаются в невозможности эффективно контролировать выброс в атмосферу загрязняющих веществ. Существуют нормы, определяющие предельно допустимую концентрацию (ПДК) воздуха для нормальной жизнедеятельности человека. Но до настоящего времени снижение выбросов многих вредных веществ остается практически нерешенной проблемой.
Как правило, эта проблема затрагивает города, где сосредоточены промышленные предприятия различных отраслей, а также растущие населенные пункты.
Вопрос 5. Перечислите меры, предпринимаемые для охраны атмосферы. В чём преимущество внедрения в производство замкнутых циклов перед созданием пылеулавливающего и газоочистного оборудования?
Ответ. Основные усилия направлены на предупреждение вредных выбросов в атмосферу. На металлургических заводах, предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, ТЭС и т. п. устанавливают пылеулавливающее и газоочистное оборудование; хлорфторуглеводороды в аэрозольных баллончиках и холодильных установках заменены на менее опасные химические соединения. Другие меры охраны атмосферы связаны с созданием и внедрением на производствах замкнутых циклов, полностью исключающих вредные выбросы в атмосферу. Предпринимаются меры, снижающие загрязнение от автотранспорта: на двигателях устанавливают фильтры и дожигающие устройства, исключают использование тетраэтилсвинца в качестве добавки к топливу. Разрабатываются также двигатели на электрической и газовой тяге, водонагревательные устройства для домов на солнечных батареях и др.
Важную роль в борьбе с загрязнением атмосферы играет озеленение городов. Растения городских экосистем обогащают воздух кислородом, ионизируют его, задерживают до 70 % пылевых частиц, поглощают значительные количества углекислого газа и выделяют фитонциды.