Атмосфера - загрязнения и борьба с ними

1. Атмосфера – защитная оболочка Земли.

2. Загрязнение атмосферы – кислотные осадки

3. Разрушение озонового слоя

4. Парниковый эффект

5. Радиоактивное, электромагнитное, шумовое загрязнения

6. Меры по охране атмосферы

1 Атмосфера – газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли (99% составляет О₂, N₂).

Имеет слоистое строение: 1) тропосфера (высота от 10 до 15 км). Здесь протекает большинство метеорологических процессов, происходит конвективный перенос влаги и формируются облака. Содержит 80% влаги. 2) стратосфера (до высоты = 40 - 55 км), содержит озоновый слой. 3) ионосфера (высота до 1300 км) обладает повышенной ионизацией молекул газа. 4) экзосфера (высота до 10000 км) плотность воздуха с увеличением высоты убывает, приближаясь к разреженности вещества, в максимальном пространстве.

Атмосфера является защитной оболочкой Земли и необходимым условием поддержания многих биосферных процессов. О₂ и СО₂ активно участвуют в обмене веществ живых организмов N₂.

Азот воздуха фиксируется азотфиксирующими бактериями и возвращается в атмосферу при денитрификации в процессе разложении органических остатков. Для жизнедеятельности человека воздух – самый главный ресурс. Даже незначительные изменения в составе воздуха грозят тяжелыми последствиями. Например, содержание СО₂ в воздухе > 0,07 % оказывает угнетающее действие на дыхание, а концентрация 4% вызывает смертельный исход. Критическим пределом для человека в содержании атмосферного О₂ является его снижение с 23,3% до 17% (по массе).

Происходящими в атмосфере процессами обуславливаются климатические явления, что имеет особое значение для определения агроклиматического потенциала территории. Для хорошего самочувствия животных и человека важно определение соотношения тепла и влажности. Так «зона комфорта» находится при соотношении t и влажности: 20° – 85%; 25° - 60%; 30° - 44%; 35° - 33%.

Атмосфера играет фундаментальную роль в производственных процессах, требующих затрат энергии. Эта энергия черпается за счет сжигания атмосферного О₂. Кислород, хотя и относится к возобновляемым ресурсам, но способен легко истощаться.

Образование и разложение озона связано с поглощением ультрафиолетовой радиации солнца, которая губительна для живых организмов. О₃ задерживает 20% инфракрасного излучения Земли, повышая утепляющее действие воздушного покрова. Основная масса О₃ находится на h=20-24 км. Ионосфера так же оберегает все живое от вредного воздействия космической радиации, влияет на поглощение и отражение радиоволн.

2. Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусственное происхождение 1) естественное: а) загрязнение космической пылью и космическим излучением; б) земное загрязнение при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, выносе морских солей и др. 2) искусственное вызывается промышленными, транспортными, бытовыми выбросами. В атмосферу вследствие деятельности человека поступают СО₂, СО, диоксид серы (SO₂), метан, оксиды азота: NO₂, NO, N₂O, хлороуглероды, тяжелые металлы (свинец и др.).

В городах России на долю автотранспорта приходится около 40% общих загрязнений атмосферы. Примерно столько же приходится на долю ТЭС. Только за 1ч работы ТЭС средней мощности сжигается более 80т. угля и выбрасывается в атмосферу около 5т. SO₂ (сернистого газа) и 16-17 т. золы. Наиболее экологически чистым сегодня являются газ, при сжигании которого выброс оксидов N оказывается примерно на 20% меньше, чем при сжигании угля. Каждый автомобиль в среднем потребляет около 2 т топлива в год и выбрасывается в атмосферу 700 кг оксида С, 230 кг различных углеводородов, 40кг окислов N, 2 - 5 кг твердых веществ. Особо опасные вещества тетраэтилсвинец и бензапирен, обладающие канцерогенными свойствами. Всего в выхлопных газах присутствует около 200 веществ. Автомобили сжигают О₂ в 3 - 4 раза больше, чем требуется всему человечеству для дыхания.

Много разнообразных выбросов дают предприятия цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, производство строительных материалов. В результате атмосфера становится ареной сотен химических реакций, и некоторые из них способны вызвать довольно масштабные явления, существенно влияющие на состояние наземных и водных экосистем. Таким явлением оказываются кислотные осадки. Обычная кислотность осадков в центральной Европе и на северо-востоке США находится в пределах ph=3,0-5,5. Случай с наибольшим значением кислотности ph=2,25 был отмечен в 1981г. в Китае, в районе с сильным загрязнением воздуха. Под действием солнечного света, окислителей О₂ и О₃ из смеси газов (главным образов оксидов N, S, углеводородов) и паров Н₂О образуются соединения кислотной природы, среди которых: 30%-HNO₃; 60%-H₂SO₄; 2%-H₂CO₃; 5%-HCl. Другие кислоты содержатся в осадках в малых и следовых количествах. Картина кислотных загрязнений над регионами, зависит от характера производства. В Братске, где расположен алюминиевый комбинат, усыхание сосновых лесов обусловленно, прежде всего действием плавиковой кислоты (HF), которая образуется при производстве Al из криолита (Na₃AlF₆). Выпадение кислотных осадков на поверхность Земли может происходить 2 путями: 1) вымывание кислотных соединений - влажная седиментация; 2) осаждение веществ - сухая седиментация, которая не имеет существенного значения. Однако, обнаруженное недавно в районе северного полюса выпадение сульфатов и H₂SO₄ произошли, скорее всего этим способом.

Наиболее значимо воздействие кислотных осадков на почвы и водоемы. Снижается активность почв, микроорганизмов, падает продуктивность почв. В водоемах снижается видовое разнообразие фитопланктона при ph < 6,0, при ph = 5,0 зоопланктон. Репродуктивность рыб резко падает при ph < 5,5, а при ph < 4,5 прекращается (оптимальные условия 6,5 - 8,5). В условиях подкисления развиваются: сфагновые мхи и сине-зеленые водоросли. Кислотные дожди могут вызывать коррозии металлов и разрушение зданий.

При большом количестве пыли и газов, выбрасываемых в воздух городов и при антициклонных условиях погоды, когда загрязнители скапливаются в приземном слое атмосферы, образуется ядовитый туман - смог. Для него характерно образование О₃ и формальдегида. Смог крайне вреден для живых организмов. Ухудшается самочувствие людей, резко увеличивается число лёгочных и сердечнососудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа.

Смог бывает нескольких типов:

1) влажный (Лондонского типа) характерен для стран с морским климатом, где очень часты туманы и высока влажность воздуха. Основные компоненты SO₂ (сернистый газ) вызывает воспаление верхних дыхательных путей. Появляется в осенне-зимнее время года. Представляет собой ядовитый густой желто-грязный туман.

2) сухой смог (Лос-анджелесского типа), наблюдается в теплое время года в сухом климате в виде синеватой дымки, например в Нью-Йорке, Бостоне, Детройте, Чикаго, Мадриде, Милане. Возникает в воздухе, загрязненном в основном выбросами автотранспорта в результате фотохимических реакций. Этот смог более опасен, вызывает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, обострения хронических заболеваний, болезни и гибель животных и растений. Вызывает коррозию металлов, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, порчу одежды. Печально знаменитый смог в 1952г. унес за несколько дней более 4 тыс. жизней.

3) ледяной (смог Аляскинского типа). Возникает в Арктике и Субарктике при низких температурах в антициклоне. Выбросы даже небольшого количества загрязняющих веществ, приводят к возникновению густого тумана, состоящего из мельчайших кристалликов льда и например, серной кислоты.

В России смоги бывают, например, в городах, расположенных, как правило в горных котловинах, где застаивается воздух: Кемерово, Братск, Новокузнецк.

3. С антропогенными изменениями состава атмосферы связано разрушение озонового слоя. Особенно интенсивно этот процесс происходит над полюсами планеты, где появляются так называемые «озоновые дыры». Этот термин не самый удачный (введен с легкой руки журналистов) - никакой дыры в буквальном смысле слова в озоновом слое нет - есть области с пониженным содержанием О₃. Темпы их расширения в Антарктиде составляют около 4% в год. Каждый процент потери атмосферного озона приводит к росту числа раковых заболеваний кожи на 2%. Наибольшая потеря озона прогнозируется в полосе 20 - 5 градусов северной широты. Не может успокаивать и то обстоятельство, что уменьшение концентрации О₃ в конце зимы связано с сезонными изменениями в состоянии стратосферы и носит временный характер, поскольку атмосфера – самая динамичная оболочка биосферы. Замечено, что в северном полушарии происходит зимнее и весеннее падение О₃. В средних и высоких широтах потери О₃ составляет 2-10%. В 1995 г. отмечено, что озоновый слой над Сибирью сократился на 25% и сохранялся на этом уровне на протяжении первой половины февраля.

В целом возникновение и рассасывание «дыр» не обнаруживает пока твердо установленных закономерностей (об этом можно говорить лишь к арктической зоне в пределах 60 параллели).

Механизмов разрушения озонового слоя существует несколько:

1) водородный каталитический цикл:

H+O₃=OH+O₂ O+OH=H+O₂

2) гидроксильный каталитический цикл:

OH + O₃ = HO₂ + O₂ HO₂+O₃=OH+2O₂

Дата добавления: 2015-08-05