Атмосфера и ее загрязнение
Содержание
- Введение ______________________________
________________ 2 - Атмосфера, как часть природной среды____________________ 3
- Строение атмосферы_____________________
_______________ 4 - Баланс газов в атмосфере_____________________
___________ 5-6 - Загрязнение атмосферы_____________________
_____________ 7-9 - Химическое загрязнение атмосферы_____________________
__ 10 - Аэрозольное загрязнение атмосферы_____________________
___ 11-12 - Фотохимический туман (смог)________________________
_____ 13 - Экологические последствия загрязнения атмосферы__________ 14
9.1 Парниковый эффект________________________
- Нарушение озонового слоя________________________ 15
- Кислотные дожди_________________________
_______ 16
10. Заключение___________________
11.
Список используемой литературы____________________
- Введение
Жизнь начинается с дыхания и
заканчивается с его
В наше время во всём мире атмосферный воздух загрязняется вредными веществами. К сожалению, человек сам создаёт себе то, что его убивает. Например, автомобиль, его выхлопные газы содержат свинец и другие, вредные для здоровья человека вещества. В больших количествах эти вещества осаждаются на землю возле автострад и шоссе. Нельзя собирать грибы, полезные травы, ягоды менее чем в ста метрах от дороги, так как все растения впитывают в себя ядовитые вещества.
Загрязнения атмосферы вызывают кислотные дожди, изменяют мировой климат, разрушают защищающий Землю озоновый слой. Если эти явления не контролировать, они смогут со временем сделать нашу планету необитаемой.
Последствия
загрязнения суши и моря часто
легко увидеть. Но влияние загрязнения
воздуха мы только теперь начинаем
понимать. Раньше дым и невидимые
газы от заводов в основном концентрировались
в городах, разрушая здания и вызывая
серьезные заболевания людей. Сегодня
над задымлением городов
Атмосфера – это машина, формирующая климат, от которого зависит все живое. Поэтому все, что воздействует на атмосферу, может через нее серьезно влиять на жизнь природы.
- Атмосфера, как часть природной среды
Атмосфера (от греч. athmos – пар, sphaira - шар )- газовая оболочка планеты. На земле сформировалась в результате геологической эволюции и непрерывной деятельности организмов. Состав современной атмосферы – результат динамического равновесия, поддерживаемого процессами жизнедеятельности организмов и различными геохимическими явлениями глобального масштаба.
Общая масса атмосферы Земли равна 5,3 . 1015 т (по разным оценкам 5,15-5,9 . 1015), причем 90% сосредоточено в околоземном слое толщиной около 16 км. Поскольку атмосфера является наружной оболочкой Земли, она «разграничивает» планету и космическое пространство, ослабляя ряд поступающих из космоса излучений и сглаживая резкие колебания температуры в биосфере. Кроме того, она является средой распространения микроорганизмов, семян, плодов, а также местообитанием насекомых, птиц и млекопитающих.
Атмосфера Земли подразделяется на
нижнюю (до 100 км) — гомосферу с
однородным составом приземного воздуха
и верхнюю гетеросферу с
Через атмосферу осуществляется обмен
веществ между Землей и Космосом,
при этом Земля получает космическую
пыль и метеориты и теряет самые
легкие газы — водород и гелий.
Атмосфера пронизана мощной солнечной
радиацией, которая определяет тепловой
режим поверхности планеты, вызывает
диссоциацию молекул
Физические свойства и состояние атмосферы меняются во времени: в течение суток, сезонов, лет — и в пространстве в зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности, удаленности от океана.
- Строение атмосферы
Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водных паров и пыли.
Обычно атмосферу делят
на три части. Нижняя часть
- тропосфера. Ее толщина составляет
8-10 км над полярными широтами
и 16-18 км над экватором. Данный
атмосферный слой содержит
В некоторых справочных
изданиях можно встретить
Слой воздуха высотой
50-100 м называют приземным. Здесь
наиболее резко изменяются
Углекислый газ обладает большей плотностью, чем кислород или азот. Поэтому слой СО2 плотно покрывает водный и почвенный покров Земли. Сам по себе углекислый газ является опасным компонентом атмосферы для всего живого. Зарегистрированное увеличение концентрации СО2 у поверхности Земли является причиной возникновения в одних местах сильнейших засух, а в других - опасных наводнений.
- Баланс газов в атмосфере
Принято выделять
постоянные и переменные компоненты
атмосферы в зависимости от длительности
пребывания в атмосфере. Таким примером
является вода, находящаяся в атмосфере
в разных формах и концентрациях.
В то же время такое подразделение
составных частей атмосферы является
относительным, так как в течение
длительных интервалов времени все
компоненты атмосферы оказываются
переменными. Приблизительный состав
атмосферы представлен в
Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ.
Одним из важнейших компонентов атмосферы является озон (О-). Его образование и разложение связаны с поглощением ультрафиолетовой радиации Солнца, которая губительна для живых организмов. Он же задерживает 20% инфракрасного излучения Земли, повышая утепляющее действие воздушного покрывала. Основная масса озона располагается на высотах 22—24 км. Озоновый слой часто называют «озоновым экраном»
Приблизительный состав атмосферы
Элементы и газы
|
Содержание в нижних слоях атмосферы, % | |
по объему |
по массе | |
Азот ислород Аргон Неон Гелий риптон Водород Углекислый газ (в среднем) Водяной пар: в полярных широтах у экватора Озон: в тропосфере в стратосфере Метан Окись азота Окись углерода |
78,084 20,946 0,934 0,0018 0,000524 0,000114 0,00005 0,034
0,2 2,6
0,000001 0,001-0,0001 0,00016 0,000001 Тысячные доли, в воздухе городов - до 0,000008 |
75,5 23,14 1,28 0,0012 0,00007 0,0003 0,000005 0,0466
- -
- - 0,00009 0,0000003
0,0000078 |
Таким образом, мощность воздушной оболочки, защищающей жизнь на нашей планете от безжизненного космоса, по земным масштабам, значительна— 1,5 тыс. км, или около 1/4 радиуса Земли, по масштабам космическим ничтожна — составляет 1/100000 расстояния от Земли до Солнца. 3/4 воздуха сосредоточено в нижнем ее слое — тропосфере.
Плотность атмосферы существенно падает с высотой, но даже у самого уровня моря — около 0,001 г/см2, т. е. почти в 1000 раз меньше плотности воды — она, по житейским нашим меркам, вообще не укладывается в средства защиты. И, тем не менее, именно «невесомый» воздух — безотказная защита планеты от губительных для живого воздействия космоса. Пробить эту «броню» в состоянии лишь крупные, с исходной массой в десятки и сотни тонн метеориты — явление чрезвычайное.
Количество пыли в атмосфере зависит от интенсивности вулканизма, антропогенных выбросов и скорости осаждения частиц, поэтому трудноопределимо.
- Загрязнение атмосферы
Проблема чистоты атмосферы не нова. Она возникла вместе с появлением промышленности и транспорта, работающих на угле, а затем на нефти. В течение практически двух столетий задымление воздуха носило местный характер. Дым и копоть сравнительно редких заводских, фабричных и паровозных труб почти полностью рассеивались на большом пространстве. Однако быстрый и повсеместный рост промышленности и транспорта в XX веке привел к такому увеличению объемов и токсичности выбросов, которые уже не могут быть «растворены» в атмосфере до безвредных для природной среды и человека концентраций.
Загрязнение атмосферы имеет естественное и искусственное происхождение
Среди естественных факторов выделяются:
а) внеземное
загрязнение воздуха
б) земное загрязнение атмосферы при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, возникающих от ударов молний, выносе морских солей.
Условно разделяют естественное загрязнение атмосферы на континентальное и морское, а также неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэро-планктон-бак-терии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии) и т. д.
На долю естественных факторов в конце XX веке приходилось 75% общего загрязнения атмосферы. Остальные 25% возникали в результате деятельности человека.
Искусственное загрязнение атмосферы разделяют на радиоактивное, электромагнитное, шумовое, дисперсное и газообразное, а также по отраслям промышленности и видам технологических процессов.
Главными и наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные, транспортные и бытовые выбросы. По особенностям строения и характеру влияния на атмосферу загрязнители, как правило, подразделяют на механические и химические.
Вследствие деятельности человека в атмосферу поступают углекислый газ СО2 и угарный газ СО, диоксид серы SO2 метан СН4, оксиды азота NO2, NO и N2O. При использовании аэрозолей в атмосферу поступают хлорфторуглероды, в результате работы транспорта—углеводороды (бенз(а)пирен и др.).
Наиболее массовые загрязнители, вырабатываемые всеми техногенными источниками в атмосферу Земли, представлены в таблице ниже.
Загрязнители, выбрасываемые всеми техногенными источниками в атмосферу Земли (90-е гг. XX в.)
Загрязнители |
Млн. т/год |
Твердые частицы дыма и промышленная пыль |
580 |
Окислы углерода |
360 |
Летучие углеводороды и другая органика |
320 |
Окислы серы |
160 |
Окислы азота |
110 |
Соединения фосфора |
18 |
Сероводород |
10 |
Аммиак |
8 |
Хлор |
1 |
Фтористый водород |
1 |
Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяют также на первичные и вторичные. Первичные — это вещества, содержащиеся непосредственно в выбросах предприятий и поступающие с ними от разных источников. Вторичные являются продуктами трансформации первичных или вторичного синтеза. Они нередко более опасны по сравнению с первичными веществами.
- Химическое загрязнение атмосферы
Человек загрязнял атмосферу
В настоящее время выделяются три основные источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха в разных регионах различна. Общепризнано, что наиболее сильно загрязняют воздух теплоэлектростанции, вместе с дымом выбрасывающие в воздух сернистый и углекислый газ, а также металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, в результате деятельности которых в воздух попадают оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. В этот список можно поместить, кроме того, химические и цементные заводы.
Атмосферные загрязнители подразделяют
на первичные, поступающие непосредственно
в атмосферу, и вторичные, являющиеся
результатом превращения
Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170 % ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.
- Аэрозольное загрязнение атмосферы
Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 км3 пылевидных частиц искусственного происхождения. Также большое количество пылевых частиц образуется в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже.
Источники техногенной пыли
Производственный процесс |
Выброс пыли, млн т / год |
1 Сжигание каменного угля |
936000 |
2 Выплавка чугуна |
20,210 |
3 Выплавка меди (без очистки) |
62300 |
4 Выплавка цинка |
1800 |
5 Выплавка олова (без очистки) |
44 |
6 Выплавка свинца |
1300 |
7 Производство цемента |
533700 |
Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбеста. Еще большее разнообразие свойственно для органической пыли, включающей алифатические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из отложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности и ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс.м3 условного оксида углерода и более 150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шахт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнениям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнениями после контакта с солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы, часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое атмосферы.
Обычно это происходит в тех
случаях, когда в слое воздуха
непосредственно над
- 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, названные 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 или очень слабого обмена воздуха в приземном слое и в течение не менее суток повышенной инверсии.
Такие условия создаются чаще в июне - сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь, озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов. Такие 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.
- Экологические последствия загрязнения атмосф
еры
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека и на окружающую природную среду различными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Во многих случаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регулятор-ные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабатывает.
- Парниковый эффект
Быстрыми темпами растет в атмосфере содержание углекислого газа и метана. Эти газы обусловливают «парниковый эффект»
Они пропускают солнечный свет, но частично задерживают тепловое излучение, испускаемое поверхностью Земли. За последние 100 лет концентрация в атмосфере углекислого газа выросла на 25%, а метана — на 100%. Это сопровождалось глобальным повышением температуры. Так, за 80-е гг. средняя температура воздуха в северном полушарии повысилась по сравнению с концом XIX в. на 0,5—0,6 С. На Земле, по прогнозам, средняя температура к 2000 году повысится на 1,2°С, а в ближайшие 50 лет — на 2—5°С по сравнению с доин-дустриальной эпохой.
1— нагревание земной поверхности; 2 — отражение теплового излучения Земли
вследствие загрязнения атмосферы
Потепление может привести к интенсивному таянию ледников и повышению на 0,5—1,5 м уровня Мирового океана, при этом окажутся затопленными многие густонаселенные прибрежные районы. Однако при общем увеличении количества осадков в центральных районах материков климат может стать более засушливым. Например, в 80—90-х гг. XX в. в Африке и Северной Америке участились катастрофические засухи, которые связывают с глобальным потеплением. Нужно учитывать и высокую опасность для здоровья людей насыщения воздуха (особенно актуально для крупных, промышленных городов) диоксидом углерода. При высоких концентрациях в атмосферном воздухе СОд наступают отравления, первыми симптомами которых являются головные боли, тошнота, чувство слабости. Некоторые люди, страдающие анемиями и сердечно-сосудистыми заболеваниями, обладают повышенной чувствительностью к воздействию СО2. Установлено, что загрязнение атмосферы оказывает отрицательное воздействие на животных, сельскохозяйственные культуры. Эти вопросы более подробно будут рассмотрены в дальнейшем.
- Нарушение озонового слоя
С антропогенными изменениями атмосферы связано и разрушение озонового слоя, который является защитным экраном от ультрафиолетового излучения. Особенно быстро процесс разрушения озонового слоя происходит над полюсами планеты, где появились так называемые озоновые дыры. В 1987 г. зарегистрирована расширяющаяся год от года (темпы расширения — 4% в год) озоновая дыра над Антарктикой (выходящая за контуры материка) и менее значительное аналогичное образование в Арктике. Исследованиями в течение 1969—1986 гг. установлено, что наибольшее уменьшение общего количества озона в зоне 53—64° с. ш. наблюдалось в зимние месяцы.
Опасность истощения озонового слоя заключается в том, что может снизиться поглощение губительного для живых организмов ультрафиолетового излучения. Ученые считают, что основной причиной истощения озонового слоя (экрана) является применение людьми хлорфторуглеродов (фреонов), которые широко используются в быту и производстве в виде аэрозолей, дореагентов, пенообразователей, растворителей и т. д. В 1990 г. мировое производство озоноразрушающих веществ составляло более 1300 тыс. т. Хлорфторуглероды (CFC13 и СР2С12), попадая в атмосферу, разлагаются в стратосфере с выделением атомов хлора, которые катализируют превращение озона в кислород. В нижних слоях атмосферы фреоны могут сохраняться в течение десятилетий. Отсюда они поступают в стратосферу, где в настоящее время их содержание ежегодно увеличивается на 5 %. Предполагается, что одной из причин истощения озонового слоя может быть и сведение лесов как продуцентов кислорода на Земле.
- Кислотные дожди
Кислотные дожди — это следствие загрязнения воздуха. Дым, образующийся при сжигании угля, нефти и бензина, содержит газы — двуокись серы и двуокись азота. Эти газы попадают в атмосферу, где растворяются в капельках воды, образуя слабые растворы кислот, которые затем выпадают на землю с дождем. Кислотные дожди вызывают гибель рыбы и наносят ущерб лесам в Северной Америке и Европе. Они также портят посевы сельскохозяйственных культур и даже воду, которую мы пьем.
Растениям, животным и зданиям кислотные дожди наносят вред. Воздействие их особенно ощутимо вблизи городов и промышленных зон. Ветер переносит облака с капельками воды, в которых растворены кислоты, на большие расстояния, поэтому кислотные дожди могут выпадать за тысячи километров от того места, где первоначально зародились. Например, большинство кислотных дождей, выпадающих в Канаде, вызвано дымом заводов и электростанций США. Последствия кислотных дождей вполне понятны, однако механизма их возникновения в точности никто не знает.

- Атмосфера и ее загрязнение
- Атмосфера и ее загрязнение
- Атмосфера и ее защита от загрязнений
- Атмосфера и ее защитные функции
- Атмосфера и ТЭЦ
- Атмосфера и экологические последствия ее загрязнения
- Атмосфера і гідросфера в характеристиці геосистем
- Атмосфера Земли
- Атмосфера Земли
- Атмосфера Земли
- Атмосфера Земли
- Атмосфера Земли
- Атмосфера и гидросфера
- Атмосфера и гидросфера