Диоксид серы, или сернистый ангидрид (сернистый газ) – SO2.
Наиболее широко распространенное соединение серы - сернистый ангидрид (SO2) - бесцветный газ с резким запахом, примерно вдвое тяжелее воздуха, образующийся при сгорании серосодержащих видов топлива (в первую очередь угля и тяжелых фракций нефти).
Сернистый газ особенно вреден для деревьев, он приводит к хлорозу (пожелтению или обесцвечиванию листьев) и карликовости. У человека этот газ раздражает верхние дыхательные пути, так как легко растворяется в слизи гортани и трахеи. Постоянное воздействие сернистого газа может вызвать заболевание дыхательной системы, напоминающее бронхит. Сам по себе этот газ не наносит существенного ущерба здоровью населения, но в атмосфере реагирует с водяным паром с образованием вторичного загрязнителя - серной кислоты (Н2SО4). Капли кислоты переносятся на значительные расстояния и, попадая в легкие, сильно их разрушают. Наиболее опасная форма загрязнения воздуха наблюдается при реакции сернистого ангидрида с взвешенными частицами, сопровождающейся образованием солей серной кислоты, которые при дыхании проникают в легкие и там оседают.
Оксид углерода, или угарный газ - CO.
Очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.
В закрытом помещении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается способность гемоглобина эритроцитов переносить кислород, из-за чего у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть.
Взвешенные частицы.
Взвешенные частицы, включающие пыль, сажу, пыльцу и споры растений и пр., сильно различаются по размерам и составу. Они могут либо непосредственно содержаться в воздушной среде, либо быть заключены в капельках, взвешенных в воздухе (аэрозоли). В целом за год в атмосферу Земли поступает около 100 млн. т. аэрозолей антропогенного происхождения. Это примерно в 100 раз меньше, чем количество аэрозолей естественного происхождения - вулканических пеплов, развеваемой ветром пыли и брызг морской воды. Примерно 50% частиц антропогенного происхождения выбрасывается в воздух из-за неполного сгорания топлива на транспорте, заводах, фабриках и тепловых электростанциях. По данным Всемирной организации здравоохранения, 70% населения, живущего в городах развивающихся стран, дышит сильно загрязненным воздухом, содержащим множество аэрозолей.
Нередко аэрозоли бывают самой явной формой загрязнения воздуха, так как они сокращают дальность видимости и оставляют грязные следы на окрашенных поверхностях, тканях, растительности и прочих предметах. Более крупные частицы в основном улавливаются волосками и слизистой оболочкой носа и гортани, а затем выводятся наружу. Предполагается, что частицы размером менее 10 мкм наиболее опасны для здоровья человека; они настолько малы, что проникают через защитные барьеры организма в легкие, повреждая ткани дыхательных органов и способствуя развитию хронических заболеваний дыхательной системы и рака. Другие типы аэрозольного загрязнения осложняют протекание бронхитов и астмы и вызывают аллергические реакции. Накопление определенного количества мелких частиц в организме затрудняет дыхание из-за закупорки капилляров и постоянного раздражения органов дыхания.
Летучие органические соединения (ЛОС).
Это ядовитые пары в атмосфере. Они являются источником множества проблем, в том числе мутаций, нарушений дыхания и раковых заболеваний, и, кроме того, играют главную роль при образовании фотохимических окислителей.
Антропогенные источники выбрасывают в атмосферу множество ядовитых синтетических органических веществ, например, бензол, хлороформ, формальдегид, фенолы, толуол, трихлорэтан и винилхлорид. Основная часть этих соединений поступает в воздух при неполном сгорании углеводородов автомобильного топлива, на теплоэлектростанциях, химических и нефтеперегонных заводах.
Окислы азота NOx
Оксид (NO) и диоксид (NO2) азота образуются при сгорании топлива при очень высоких температурах (выше 650о С) и избытке кислорода. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисляется до газообразного диоксида красно-бурого цвета, который хорошо заметен в атмосфере большинства крупных городов. Основными источниками диоксида азота в городах являются выхлопные газы автомобилей и выбросы теплоэлектростанций (причем использующих не только ископаемые виды топлива). Кроме того, диоксид азота образуется при сжигании твердых отходов, так как этот процесс происходит при высоких температурах горения. Также NO2 играет не последнюю роль при образовании фотохимического смога в приземном слое атмосферы.
В значительных концентрациях диоксид азота имеет резкий сладковатый запах. В отличие от сернистого ангидрида, он раздражает нижний отдел дыхательной системы, особенно легочную ткань, ухудшая тем самым состояние людей, страдающих астмой, хроническими бронхитами и эмфиземой легких. Диоксид азота повышает предрасположенность к острым респираторным заболеваниям, например пневмонии.
При растворении окислов азота в воде образуются кислоты, которые являются одной из главных причин выпадения так называемых «кислых» дождей, приводящих к гибели лесов. Образование в приземном слое озона также является одним из следствий наличия в нем окислов азота. В стратосфере закись азота инициирует цепочку реакций, приводящих к разрушению озонового слоя, защищающего нас от воздействия ультрафиолетового излучения Солнца.
Двуокись углерода СО2
Неядовитый газ. Но увеличение концентрации техногенного углекислого газа в атмосфере является одной из главных причин наблюдающегося потепления климата, что связано с парниковым эффектом этого газа.
В ходе подготовки проекта я воспользовался сайтом Windy.com, позволяющим отслеживать концентрацию таких вредных веществ, как например NO2 и CO над разными участками планеты. Как и ожидалось, концентрация этих веществ выше всего над крупными городами. В приложениях 11 и 12 показано отличие концентрации NO2 над крупными городами России (Москва, Санкт-Петербург) и Европы (Рим, Неаполь) от концентрации этого вещества над меньшими городами; в приложении 13 показана концентрация CO над Москвой и Санкт-Петербургом, заметно отличающаяся (особенно над Санкт-Перербургом) от концентрации этого газа над другими городами.
3.2. Парниковый эффект
Парниковый эффект — свойство воздушного пространства пропускать радиацию от Солнца и задерживать ее на поверхности Земли, тем самым сохраняя тепло. Его усиление является одной из главных мировых экологических проблем. Почему же? Усиление парникового эффекта означает увеличение способности атмосферы Земли удерживать тепло от Солнца. Это тепло не может уйти обратно в космическое пространство. Оно начинает оказывать влияние на климат Земли, приводя к глобальному потеплению.
Глобальное потепление — долгосрочное повышение средней температуры климатической системы Земли, происходящее уже более века, основной причиной чего является человеческая деятельность (антропогенный фактор). Последствия глобального потепления включают повышение уровня моря, региональные изменения осадков, более частые экстремальные погодные явления, такие как жара и расширение пустынь. Как указывается на сайте ООН: существуют тревожные свидетельства того, что превышение пороговых показателей, ведущее к необратимым изменениям в экосистемах и климатической системе нашей планеты, уже произошло.
Глобальное потепление приводит также к таянию ледников. Этот процесс уменьшает способность поверхности Земли отражать солнечные лучи, приводя к ещё большему усилению глобального потепления, а так же приводит к глобальному повышению уровня моря и сокращению запасов пресной воды (содержащейся в ледниках) за счёт её смешения с солёной морской водой.
Какую же роль играет применение топлива в усилении парникового эффекта? Одну из главных. Сжигание углеводородного топлива (уголь, газ, нефть – самые часто используемые источники топлива) приводит к выбросу в атмосферу значительных объёмов CO2 – углекислого газа. Этот газ называют парниковым газом. Накапливаясь в атмосфере, он повышает её способность сохранять тепло, что, как уже было сказано, приводит к увеличению парникового эффекта.
3.3. Последствия добычи и транспортировки топлива
Добыча топлива также может оказать на окружающую среду определённое влияние. Например, для добычи угля создаются огромные карьеры, которые после окончания добычи никуда не исчезают и продолжают занимать определённую территорию (приложение 14). Само их создание порой связано с вытеснением местных животных из их домов, с уничтожением разных видов растений. Добыча нефти может привести к постепенному проседанию грунта непосредственно над местом добычи из-за выкачивания этого вещества из подземных пластов. Образуются пустоты, в которые проваливается грунт, из-за чего и происходит проседание. Для добычи торфа необходимо осушать болота, а это означает уничтожение целых экосистем.
Транспортировка добытого топлива тоже может повлиять на окружающую среду. Особенную опасность представляет транспортировка нефтепродуктов. При транспортировке и хранении продуктов нефтяной промышленности существует риск аварии — утечки возникают на линиях перекачки и в резервуарах, на воде и на суше. В результате нефть покрывает большие территории, создавая риск пожаров, нанося непоправимый ущерб животному и растительному миру. Особенно опасны её утечки в морях, происходящие в результате нарушения условий хранения нефти на танкерах и добывающих платформах (приложение 15 – на фото утечка нефти из танкера). Нефтяное пятно сложно убрать, оно тонкой плёнкой покрывает воду, мешая газообмену, неся угрозу водным животным. Например, это могут быть морские птицы. Нефть, впитавшись в оперение, значительно утяжеляет вес птицы, затрудняя или делая практически невозможным ее полет. Нефть разрушает водонепроницаемую оболочку отдельных перьев и они начинают терять свою изоляционную стойкость, плавучесть. В результате многие птицы гибнут от переохлаждения, истощения и голода. Непосредственное проглатывание нефти также является причиной смерти многих птиц, которые либо пьют воду, смешанную с нефтью, либо чистят клювом загрязненные перья. В приложении 16 можно увидеть птицу, ставшую жертвой нефтяного разлива.
К сожалению, нефтяные разливы происходят регулярно. За прошедший 2021 год крупных разливов было несколько.
Первый из них произошел 7 августа на Черном море, в районе поселка Южная Озереевка под Новороссийском. При погрузке танкера Minerva Symphony произошел залповый выброс сырой нефти при погрузке с выносного причального устройства. Причиной выброса стала разгерметизация оборудования на платформе.
По последним данным, площадь загрязнения составила 80 кв. километров, а не 200 кв. метров, как было заявлено изначально.
Оценивая ущерб катастрофы, можно сказать о том, что такой объем нефти оказавшийся в черном море может нанести существенный урон морской экосистеме, здоровью людей, и уже повлек существенные денежные потери у виновников, а именно 4 миллиарда 482 миллиона 397 тысяч 831 рубль.
Крупная утечка нефтепродуктов произошла 11 мая на реке Колва.
Разлив произошел на расстоянии около 300 метров от береговой линии реки, но к счастью, большая часть маслянистой жидкости распространилась в почве рядом с местом утечки.Общий объем утечки составил порядка 90 тонн, из них 9 тонн попало в акваторию реки Колвы. На суше утечка была оперативно локализована, проведена зачистка и биологическая рекультивация почвы.
На всем протяжении участка работ было проведено распыление современных высокоэффективных сорбирующих материалов отечественного и импортного производства.
Что касается причины произошедшего, то ею стала разгерметизация напорного нефтепровода Ошского месторождения.
Вред причиненный реке и почве составил 374 миллиона 187 тысяч рублей и 130 миллионов рублей соответственно. Эти средства добровольно выплатила компания-виновница разлива.
Следующий разлив нефтепродуктов произошел на реке Волхов 26 марта Новгородской области. В результате утечки в прибрежной зоне реки сформировался загрязненный участок длиной в 20 километров и шириной до 15 метров. Разлив произошел на территории организации «Речной Порт». Источником загрязнения стало судно РТ-318, которое принадлежит Новгородскому порту. Причиной стало то, что зимой производился демонтаж и списание старого судна, и элементы содержащие масло были размещены на всей территории порта. Зимой нефтепродукты замерзли, а с приходом весны стали таять вместе со снегом.
Место утечки было огорожено заградительными бонами и распространение нефтепродуктов за пределы порта было остановлено. Впоследствии был организован сбор загрязненного грунта и осуществлен его вывоз на специальные полигоны.
Ущерб от разлива составил свыше 17 миллионов рублей.
14 сентября у порта Тамань в черном море, произошел крупный разлив мазута. Во время заправки сухогруза произошел разлив мазута, который покрыл масляной плёнкой 450 кв. м водной поверхности. Удаление от береговой линии составило около 5 км.
Согласно последним данным, разлив произошел из-за нарушения техники безопасности при заправке судна. Разлив был оперативно локализован с привлечением 18 человек и 3 единиц техники. Ущерб составил около 6 миллионов рублей.
В конце весны, 24 мая в Туапсинском районе в акватории Черного моря произошел крупный разлив нефтепродуктов. Площадь разлива составила 1.1 млн кв.м. Было выявлено два очага слабого вытекания нефтепродуктов в районе залегания глубоководного коллектора. В связи с происшествием на территории Туапсинского городского поселения был введен режим повышенной готовности.
Для ликвидации последствий были привлечены 60 человек и 18 единиц спецтехники, было израсходовано более 1.3 тыс. кг. абсорбента. Ситуация находилась на особом контроле у главного управления МЧС. Ущерб составил около 70 миллионов рублей.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной работе мы рассмотрели понятие топлива, определив, что это вещество, способное в ходе определённых процессов выделять энергию, которую можно использовать для разных технических целей (рассмотренное в работе химическое топливо выделяет энергию в ходе экзотермических химических реакций при горении) и установили, что основными свойствами любого топлива являются его теплотворная способность и температуры воспламенения и горения. Мы также узнали больше о составе топлива: наиболее часто используемое углеводородное топливо состоит в основном из углерода, водорода и некоторого количества кислорода, а так нежелательных или негорючих примесей вроде серы и золы.
Топливо бывает по агрегатному состоянию жидким, твёрдым и газообразным, а так же может быть добытым из недр земли, то есть природным, или же созданным самим человеком – искусственным. Чаще всего человеком применяется именно природное топливо – разные полезные ископаемые. Видов топлива существует множество. Это нефть, которая сама как топливо не используется, но продукты её переработки широко применяются в современном транспорте – наземном, водном и воздушном – от обычных машин до самолётов и огромных кораблей. Вытесненный нефтью уголь в наше время используется чаще всего на тепловых электростанциях и для выработки тепла в котельных. И энергией ТЭС, и теплом от котельных мы пользуемся каждый день. С природным газом мы тоже встречаемся ежедневно: бытовой газ, используемый в газовых плитах, является продуктом его переработки. Изредка как топливо применяется добываемый в болотах торф, главным образом он, как и уголь, идёт на выработку энергии на ТЭС и отопление зданий. Как топливо могут применяться даже спирты – знакомый многим этанол и более ядовитый метанол. На спирте работали двигатели ранних ракет. В наше время он иногда применяется как добавка к автомобильному топливу; в повседневной жизни с ним в виде топлива мы встречаемся, когда используем спиртовку. В последнее время люди начали применять в качестве топлива для транспорта водород, но такие автомобили сейчас редки и производятся главным образом в других странах.
Активное применение человеком углеводородного топлива наносит значительный ущерб окружающей среде, проявляющийся в разных формах. Это и загрязнение сажей и соединениями тяжёлых металлов атмосферного воздуха, которым мы дышим, и выбросы оксидов азота и серы, приводящие к кислотным дождям; при горении топлива образуется углекислый газ CO2, увеличение концентрации которого в атмосфере является причиной роста парникового эффекта, который, в свою очередь, вызывает глобальное потепление. Глобальное потепление является важнейшей и серьёзнейшей экологической проблемой, оказывающей влияние на климат, состояние ледников и уровень моря по всей Земле. При транспортировке и добыче нефти иногда происходят аварии, приводящие к загрязнению ею окружающей среды, что очень серьёзно вредит ей. Утечки нефти, к сожалению, не являются редкостью и происходят регулярно.
Связанные с применением топлива огромный вред природе и серьёзные экологические проблемы не могли не привлечь внимания человека. В наше время во многих государствах обычное топливо стремятся заменить на более экологически чистые виды; определённое распространение получили не выбрасывающие в атмосферу вредных веществ электромобили. На тепловых электростанциях и в двигателях внутреннего сгорания транспорта часто устанавливают специальные фильтры для улавливания вредных веществ. Всё чаще по всему миру говорят об альтернативных источниках энергии; появляется всё больше безопасных для окружающей среды электростанций, работающих на них. Конечно, о полном переходе на них вместо обычного топлива сейчас речи не идёт, но всё нарастающий вред природе от применения топлива заставляет о нём задуматься.
Таким образом, использование разных видов топлива – неотъемлемая часть жизни современного человека. Человечество не может жить без топлива. Именно поэтому геологи ищут всё новые его месторождения, а учёные пытаются открыть новые, более эффективные и безопасные для природы виды топлива, а так же снизить влияние на природу от существующих видов. Негативное влияние топлива на окружающую среду очень серьёзно; для его уменьшения и устранения связанных с ним отрицательных явлений требуется совместная работа всех государств Земли. Поэтому лидеры стран по всему миру принимают законы, направленные на решение связанных с топливом экологических проблем и часто обсуждают эти проблемы между собой.
Но пока человек продолжает сжигать углеводородное топливо, пока многие люди игнорируют вред, наносимый им природе, и пока человек не может полностью заменить его чем-то более безопасным или начать массово применять альтернативные источники энергии, влияние, оказываемое применением топлива на окружающую среду, никуда не исчезнет.
Список использованных источников:
1. https://extxe.com/11791/toplivo-vidy-i-klassifikacija-topliv/
2. https://studopedia.ru/19_185522_iskusstvennoe-toplivo.html
3. https://terra-ecology.ru/razlivy-nefteproduktov-v-rossii-za-2020-god/
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Топливо
5. https://otherreferats.allbest.ru/physics/00176307_0.html
6. https://scienceforum.ru/2017/article/2017038780
7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Взрыв_нефтяной_платформы_Deepwater_Horizon
8. https://www.yaklass.ru/p/fizika/8-klass/izuchaem-teplovye-iavleniia-12324/chto-takoe-udelnaia-teplota-sgoraniia-topliva-162052/re-fa6504c4-ca28-488d-a353-d4d17b1ea2e9
9. https://ru.wikipedia.org/wiki/Нефть
10. https://smekni.com/a/194146/neft-sostav-nefti/
11. https://ru.wikipedia.org/wiki/Бензин
12. https://barrel.black/kak-dobyvayut-neft.html
13. https://ru.wikipedia.org/wiki/Октановое_число
14. https://ru.wikipedia.org/wiki/Керосин
15. https://ru.wikipedia.org/wiki/Авиакеросин
16. https://ru.wikipedia.org/wiki/Дизельное_топливо
17. https://ria.ru/20210908/gaz-1749126272.html
18. https://terra-ecology.ru/samye-gromkie-razlivy-nefteproduktov-v-2021-godu/
19. https://www.windy.com