Атмосфералық ауа құрамы

Атмосфералық ауа құрамы

Атмосфера қүрылымы және күрамы. Жер бетінің газ күйіндегі қабаты -атмосфера деп аталынады. Оның массасы 5.9* 10 ' тоннаға тең.

Атмосфера - мезосфера мен тропосфера қабаттарынан түрады . Әрбір қабатта, ауа мөлшері мен температурасы әр түрлі болады.

Жер бетіне ең жақъш атмосфера қабаты - тропосфераның қалындығы 10-12 км (орта ендіктерде теңіз деңгейінен есептегенде), ал полюсте 7-10, экваторда 16-18 км шамасын күрайды. Тропосфераға атмосфера массасының 4/5 бөлігі келеді. Тропосферада биіктік бойынша әрбір 100 м сайын темнература 0,6 °С-қа өзгеріп, оның мэні +40 °С-тан -50 °С аралығында орналасқан.

Тропосфераньщ жоғарғы болігі стратосферамен алмасады. Оларды жалғастырушы тропопауза болып табылады. Әр түрлі ендік аймақтарында, екі не үш тропопауза қабаттары кездеседі.

Стратосфераның калындығы 40 км-ге Жуық. Бүл қабатта ауа сирек және ылғалдылық төмен. Тропосферамен жанасқан шекаралықтан 30 км биіктікке дейін ауа температурасы түрақты, яғни -50 °С шамасында. Ал онан соң температура көтеріле бастайды да, 50 км биіктікке ол 10 °С-қа жетеді. Стратосферада күн сәулесінің ультракүлгін және космос сәулелерінің қыска толқынды бөліктері арқылы ауа молекулалары иондалады және озон түзіледі. Озон қабаты 25-40 км-дей биіктікке орналаскан. Мезосфера мен стратосфера аралығы стратопаузамен бөлінген.

Мезосферадан жоғары термосфера (ионосфера) орналасқан. Олар мезопауза арқылы өзара жалғасып жатады.

Термосфера қабаты биіктеген сайын оның температурасы жоғарылай береді. 150 км биіктікте температура мәні 200-240 °С, 200 км-де 500 °С, ал 500-600 км биіктікте 1500 °С-тан артық. Термосфера қабатында газдардың сиректігі соншалықты, олардың молекулалары өте үлкен жылдамдықпен қозғалып өзара қақтығыспайды.

Күн сәулесінің радиациясы нәтижесінде 70-80 км биіктікте ауа қүрамындағы газдар ионданады, яғни оң зарядты (N+, Н+,0+,0+2 жэне т.б.) жэне теріс зарядты (N", О", О", СО"3, NO2, NO3) иондар түзіледі. Бүл иондар өзара төмендегідей қосылыстар түзеді: NO+.N2; NO+.C02; NO+.Н+-(Н20).

Жер бетінен ең қашық жерде зкзосфера орналаскан (қашықтығы 800-
ден              1600       км-ге       дейін). Экзосферада,атмосферада кездесетін

газдарды ұшыратыуға болады.

Атмосфераның ластануы

Ауаны ластаушылардың  ішінде  автомашиналардың  алатын  орны ерекше. Жыл сайын олар 280 миллион тонна көмірсутек, 28миллион тонна азот тотығын ауаға косады. Бұл газдар құрамында 200-ден астам оте күрделі заттар  косындылары  бар.  Олардың  ішінде  зиянсыздар: азот,оттек,  сутек, судың булары, зияндылары көміртек, азот тотыгы, этилен, бэнзол, этан, метан, толуан, бензапирен, кұйе, күкіртті түтін т.б.

Автомашиналардан бөлінген қалдық газдардың 75 процентті көміртек тотығынан,15 проценті кемірсу-тектен, 7проценті азот тотығынан түрады. Автомашина қозғағышы I тонна бензинді жаққанда 12,3 кг, 1т. Дизель отынын жаққанда 24,5 кг азот тотыгы бөлінеді.

Құрылыс жүмыстарын жүргізгенде де ауа көп ластанады. Ірге тас қалау, су қоймаларын салу үшін топырақтың үстіңгі кыртысын алғанда, кұрылыс салу, бояу, сылақ жүмыстарында айнала шаң-тозаң, иіс болып, қалдықтар үйіліп жатады.

Ауыл шарушылыгында соңғы 30-40 жылда өсімдіктерді қорғау үшін пестицидтер, топырактың күнэрлығын арттыру үшін минералды тыңайтқыштар кеп қолданылып жүр.

Пестицидтерді егістік жерлерге ұшақтар мен шашып, немесе ортеп түтінін таратады. ¥шақтармен шашқанда олар егістік жерге дэл түспей, желмен 5-20 км дейін жан-жакка шашырап кетеді. Өйтіп пестицид кажет емес жер мен су ластанады.

Микробиология өнеркәсібі еркендеуі нэтижесінде ауада кезге ілінбейтін үхак саңырау қулақтардың кара күйлері, өмір сүруге бейімделген ашытқы клеткалары т.б. кептен жиналатын болады.

Комуналды - түрмыстық қызмет орындары да далада от жаққанда, пэтер үйлерде пеш жагып жылытқанда ауаны ластайды.Қалдықтарды мезгілінде жинап, тасып, белгілі бір орынга дұрыстап уймей қоршаған ортаны да ластап жатады.

Ауаны ластаушы заттар негізінен жер бетінен санағанда 3 км биіктікке
дейінгі аралықта жиналады. Төменгі қабаттағы ауаның жылынып жоғары
көтерілуіне байланысты мөлшері 4-10 м км аралыгында шаң-тозаң мен;
газдар Ікм-ге дейін кетеріліп жан-жакқа жүздеген км ғашықтықта
тарайды.Онан ірілер 300-500 метрге көтеріліп, ешқайда жылжымай, ауа
салқындаган кезде жерге қайта түседі. Мысалы,Лондонда 1 км жерге
жылына 390 тонна, Нью-Иоркте 300, Париж бен Чикагода-260, Алматыда  125тонна шаң-тозаң түседі.

Ауаны негізгі ластаушылар кеміртек тотығы, кемірсутек; күкіртті газ, азот тотыгы, шаң-тозаң күйе мен күл айтылған болатын.

Тұракты көздерден атмосфераға шығатын зиянды заттардың мелшері қалар бойынша: Павлодар (763,0 мың т.), Қарағанды (601,6 мың т.), Жезқазган (487,0 мың т.), Шығыс Қазақстан қалаларын.ца (170,0 мың т.), Қостанай (170,0 мың т.), Акмола (120,0 мың т.), Атырау (90,0 мың т.)облыстары  болды.  Бүл  аймақтарда  жылу  энергетикасы,   металлургия,

мұнай-газ кэсіпорындары шогырланған. Сондықтан, атмосфераға көтерілетін коқыстар мен газдардың көпшілігі осы облыстар мен қалалардың аумағына түсіп, есімдіктерді, суды, жер ресурстарын, ғимараттарды жалпы коршаган ортаны ластап жатыр.

       Қазакстан жағдайында көптеген қалалардың ауа бассейні автокеліктерден шығарылатын зиянды заттармен ластанып отыр. Мэселен, автокеліктерден белінетін қоқыс заттар қалалар бойынша:Қостанай (119,4 мың т.), Оңтүстік Қазакстан (87,3 мың т.), Алматы (85,0 мың т.), Павлодар (74,7), Кекшетау (53,6 мың т.), көрсеткішке жетіп отыр. Автокеліктерден белінетін кеміртегі оксиді барлык шығарылатын заттардың 70-80% алып отыр.

       Соңғы 2000 жылдык мэліметі бойынша Өскемен каласыныц ауасында күкірт диоксиді жэне фенол, формельдегид, азот диоксиді қалыпты деңгейден 1- 4 ПДК-ға жетіп отыр. Сол сияқты ауаның ластануы Актау, Теміртау, Шымкент, Тараз қалаларында есе түсуде. Әсіресе, улы формельдигид (ПДК 3 есе көбейгені)- Шымкент, Тараз жэне Петропавл қалаларында байкалып отыр. Ауадағы аммиак пен фенолдың мелшері Теміртауда (2,3 ПДК), Петропавлда (3 ПДК) жетсе, ал Астанада фторлы сутегі 4 ПДК мелшерін керсетуде.

       Жер бетінің температурасы әркелкі болғандықган, соның нәтижссінде ауа қысымы эртүрлі болып, ауа ағыны - жел туындайтыны мәлім. Атмосферадағы ауа ағынының қозғалысы турбуленттік сипатта болады. Жел жылдамдыгымен қатар кеңістік бойындағы осьтері бағытьшда турбуленттік пульсация пайда болады. Аталған пульсация, молекулалық диффузия қүбылысымен қосылып, зиянды заттарды әуе кеңістігіне таратады.

Атмосфералық ауаны ластаушы көздер

Атмосфера құрамын ластаушы жүйелер-табиғи (естественный) жэне жасанды (антропогенный) деп екіге бөлінеді.

1. Арнаулы сипаттағы (по назначению);

а).    Белгілі    сүзгі,    қондырғылардан,    сіңірілуден    өткен    газдар, аппараттарды үрлеуден босанған газдар;

ә). Желдеткіш жүйелерінен, газ алмастыру барысында шығатын газдар;

             2. Орналасу жағдайы бойынша:

а). Жел өтінде орналасқан биік мүржалар;

ә). Төмен орналасқан қысқа мүржалар;

б). Жер бетіңцегі өнеркөсіп қүбырларының қалдығы: 2. Геометриялық түріне қарай:

    а) Нүктелік (точечные) мұржа, шахта, желдеткіштер;

    ә) Сызықтық аэрациялық шамдар, ашық терезелер.  Жұмыс жағдайына қарай: а). үздіксіз; ә). периодты;

    б). дүркін-дүркін (залповые);

    в). лездік (мгновенные). Дүркін-дүркін ластау кезінде, ауаға бірден ете көп мөлшерде зиянды заттар қосылады. Лездік ластау барысында, ластаушы газдар ауаға өте аз уакыт ішінде тарайды. Яғни бұл - жарылыс, қопарылыс болған кезде пайда болған газдар.

      Атмосфералык ауаны ластаушылар ішінде ең кең тараған түрі - отын жакқанда бөлініп шығатын түтін. Қазіргі уақыттаі отын ретінде көмірдің<зр түрлі сорттары, мазут, сланец, шымтезек, газ жэңе т. б. қолданылады. Электр станңиялары, эр түрлі қазандықтар, іштен жану қозғағыштары, пештер жүмыс істеуі үшін сұйык және катты отын түрлері қолданылып, атмосфераға кұрамында көміртегі тотығы, күйе, қарамайы заттар, күкіртті газ, жеңіл күл және т. б. заттар бар түтін бөлінеді. Күйе өз алдына улы емес, бірак ол канцерогенді касиеті бар қара майлы затітарды тасымалдаушы болып табылады (бенз(а)пирен). Адамның денсаулығына эсер етумен катар, ауадағы түтін қала микроклиматын нашарлатады. Күкіртті газдың түтін құрамындағы мөлшері де отын түріне байланысты. Мұнай жанғанда күкіртті газ өте көп бөлінеді, бірақ, күкіртті газдың ласты көзі - көмір, шымтезек, сланец жағу. Күкіртті газ - өте улы зат, оның әсері тыныс алу мүшелерін' зақымдаудан басталып, асқазан-ішек жолдарың зақымдап, тотығу-тотықсыздану процесін бүзады, ферментативтік ^рекетті тоқыратып, организмнің иммунобиологиялық реактивтілігін төмендетеді }-кәне орталык жүйке жүйесінің бүзылуына зкеледі. Түтін күрамында көмірсутекті. заттардың шала жануы нэтижесінде пайда болатын кеміртегі тотығының ', (иісті газ) біраз мөлшері болуы мүмкін. Бір тонна отын жанғанда 20 кг к#міртегі тотығы түзіледі. Әсіресе домнадан, кокстан және газды генераторлардан шығатын газдар қүрамында CO көп болады.

Автомобиль көлігінің дамуы шудың кебеюіне және автомобиль газдарымен шығатын газдардың атмосфералық ауаны ластауына экеледі. Бүл газдар күрамына 20-дан астам затгар кіретін қүрделі қоспа болып табылады. Олардың ішіндегі ең қауіптісі - көміртегі тотығы (CO), оның автомобиль газы қүрамындағы мөлшері 12 % - ға жетеді, азот тотығы (N0) жзне азоттық қос тотығы (NO2). Бүлардан басқа ауаға көмірсутектер, олардың ішіңде канцерогенді түрлері, күйе жэне т. б. заттар шығады. Пайдаланылатын жанармай түріне байланысты автомобиль ғаздардың қүрамында күкірт және қорғасын қосылыстары болуы мүмкін. Артомобиль газдарының күрамындағы заттар адам жэне жануарлар организміне, өсімдікгерге зиянды әсер етеді.

      Қара металлургия өндірісі атмосферафлқ ауаның шаң-тозаңмен, күкіртті газбен, көміртегі тотығымен ластауын туғызады. Түсті металлургия өндірісі де атмосфераны шаң-тозаңмен және газдармен ластайтын қуатты ластағыш бо-лып табылады. Бүл мекемелердің ауаға шығаратын калдықтарының құрамында оларды өте кауіпті жасайтын токсиндік заттары бар (күкіртті газ, қорғасын тозаңы, мышьяк тотығы, қорғасын, сурьма, т.б.)

        Көмір өндірісінде ауаны ластаушы негізгі  көз қатарына бос жыныс үйінділері (террикондықтар) жатады, олардың ішінде біраз уакытқа дейін көмір және пириттің жануы тоқталмайды, соның нэтижесінде атмосфераға кұкітті газ, CO жеке қарамайлы заттарды кайта айдау заттары шығады.

       Мүнай өңдеу жэне өндіру атмосфераға кемірсутектсрдің, күкіртті сутектің және жағымсыз иісті газдардың өте көп мөлшерде белінуіне себеп болады.

       Цемент және құрылыс матсриалдарын өндіру - атмосфераның әртүрлі шан-тозаңмен ластануын туғызады. Химиялық әнеркәсіп мекемелері атмосфералық ауаны әр турлі химиялық заттардың буларымен және газдарымен ластануына себеп болады. Оладыц көбі өте улы болып келеді.Химиялық өнеркэсіп ішінде ең маңыздылары - күкірт қышқылын өңдіру, азотты тыңайтқыштар жэне суперфосфат өндіру.

         Өндіріс орындарында,  көптеген  жүмыс түрлерін:  үнтақтау,  үсақтау-майдалау және сусымалы заттарды тасымаддау - сияқты процестерді жиі үшыратуға болады. Мүңдай процестер барысында, қатты түйіршіктердің үнтақталуынан,   шаң-тозаң  әуеге  кетеріліп,  қүнды  заттар,   бір  жағынан,. шығынға үшыраса, екінші жағынан, сол кәсіпорын еңбекшілерінен тыныс алу жағдайын нашарлатады.

      Шаң-тозаң белшектерінің жалпы алатын аудан беті үлкен болғандықтан,
бастапқы заттарға қарағанца ол биологиялық және химиялық түрғыдан
активтілеу болып келеді.             

      Өндіріс     орындарында  туындайтын   шаң-тозаң бөлшектерінің формасы эр түрлі болып келгендіктен, бтшек мөлшері (размер частицы) деген анықтама шартты түрде енгізіледі. Шаң-тозаң бөлшектерінің ірілі-уақтығын көрсететін "мөлшерін" олардың эуеден жерғе қону (тұну) немесе су бойынан түну жыдаамдығб/бойынша сипаттайды. Бүл орайда, бөлшек мөлшерлерін сипаттау үшін, тор көздерінің тесіктері эр түрлі електер арқылы ©ткізіліп болу, яғни елеуіштік таДдау (ситовой анализ) және бөлшектердің, жүзінділердің шөгу жылдамдығына негізделгсн седиментациялық анализ жиі қолданылады. Бөлшек мөлшерінің кері шамасы - дисперстік. немесе тұрақтылык  дәрежесі деп аталады, яғни

              Мүндағы: D - дисперстілік немесе ұнтақтылық;

         d - белшектердің орташа диаметрі. Кәсіпорыңдарда      шаң-тозаңды     ұ.стайтын     қондырғы, қүрылғылардыңжүмысы, төмендегідей қасиеттерге негізделген:

     арнаулы аппараттан шаң-тозаң бөлшектері өту барысында, ауырлык күшінің әсерінен шогуіне;

     центрге тарткыш күщ әеері арқылы шөгуіне;

     бөлшектсрдің газ ағынымен қозғалу барысында, ыдыс қабырғасына қонып шогуіне;

     электр     тогының әсерінен, яғни иондалған  газ  молекулаларының тозаң бөлшектерін зарядтап, олардың электродқа қонуы нэтижесінде.

       Шаң-тозаңннан арылу мақсатында, өндірісте эр түрлі аппараттар мен қондырғылар пайдаланылады. Шаң-тозаң тазартқыш қондырғылардың ең басты көрсеткіші болып -оның тазалау дөрежесі (степень очистки) негізге алынады. Бүл шама, негізінен шаң-тозаң қасиеті мен газ ағынының параметрлеріне тәуелді.

       Шаң-тозаң    тазартқыш     күралдарды     іске     қосуда,     олардың    газды жұмфауының   көлемдік   жШлымдығына   баса   назар   аударады.   Мысалы, циклондар    газ жылдамдығы 3-6 м/с" , мультициклондар - 6-12 м/с   , электрсүзгілер     -1,5-3  м/с ,  матадан  жасалған  сүзгілер  -  0,005-0,3  м/с шамасында жүмыс істейді.

       Газдарды     шаң-тозаңнан     айыру    барысында, оның ылғалдылығы ерекше маңызға ие болады. Мысалы, газ қүрамында ылғалдылық 20% (көлемі бойынша) шамасында болса, шаң тазартқыш қүралдың ішінде су буы сүйыққа айнапап, сузгі материаддарын дымқылдайды. Матадан жасалған сүзгі бетінің дымқылдануы және оның бетіне шаң-тозаңның қонуы - сүзгі коздерінің былғануына әкеліп соктырады, яғни оиың газ тазарту дэрежесі төмендейді. Дэл осындай жағдай электрсүзгілер, циклондар үшін де орын альш, тазалау жүмыстарының сапасы күрт төмендейді.

       Химиялык технологияда, газдарды шаң-тозаңдардан және улы заттардан Тазалайтын мынандай әдістер кеңінен қолданылады: механикалық, химиялық (реагенттік), физико-химиялық, физикалық, биологиялық жэне жоғарғы температуралқ (термиялық).

       Өндірісте шан-тозандарды ұстау және түрлі зиянды заттардан түратын газдарды ұстау, әртүрлі жолдармен, шаң үстайтын аппараттарда іске асырылады. Олар: күрғақ, ылғалды жэне электростатикалык әдістер.

       Қүрғақ шаң үстайтындарға: шаң камералары, матадан жасалған фильтрлер, циклонды аппраттар жатады.

      Ылғалды шаң ұстаитындарға: ластанған газ су қабаттарынан ететін немесе су бүркіп тұрған кеңістіктен өтетін аппараттар жатады .

Электростатикалық қондырғыларға: электр фң^ьтрі бар аппараттар жатады.

Шаң жұтатынтын алпараттардың немесе шаң камераларының жүмыс істеу принципі (тәсілі): хүрамында шаң-тозаң бар газ ағынының жылдамдығы эдетте 1-2 м/с. Шаң камерасынан өткенге дейін мөлшері 30-40 мкм шаң-тозаңдар өз салмағымен (ғаз ағьгаынан бөлініп) камераның түбіне түсіп отырады.