Экологические проблемы атмосферы

Введение 

          Атмосфера – газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси  различных газов, водяных паров  и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы: водород и гелий. Атмосфера насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности планеты, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов. Нижний наиболее плотный слой воздуха – тропосфера. Здесь содержится 80% массы атмосферы и до 80%водянного пара, развиваются физические процессы, формирующие погоду и влияющие на климат различных районов нашей планеты. Над тропосферой до высоты 40 км расположена стратосфера. В ней находится озоновый слой, поглощающий большую часть ультрафиолетовой радиации и предохраняющий жизнь на Земле. Выше находится ионосфера, которая обладает повышенной ионизацией молекул газа, а так же оберегает все живое от вредного воздействия космической радиации, влияет на отражение и поглощение радиоволн. Далее до 10000 км простирается экзосфера, где плотность воздуха с увеличением высоты убывает, приближаясь к разреженности вещества в максимальном пространстве.

          Главными составными частями атмосферы являются азот, кислород, аргон и углекислый газ.

          Атмосфера – это  огромное количество воздуха, но к сожалению  очень загрязненного. Это в первую очередь отражается на здоровье человека, и именно поэтому в настоящее время, загрязнение атмосферного воздуха, проблема весьма актуальна. Но главная задача в этой проблеме, разработать как можно больше способов очистки воздуха, и защитить атмосферный воздух от каких либо факторов загрязняющих основной наш источник существования. 
 
 
 
 

Источники и  состав загрязнения воздуха.  

                     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 20 столетии привел к такому увеличению объемов и токсичности выбросов, которые уже не могут быть «растворены» в атмосфере до безвредных для природной среды и человека концентрации.  

          Загрязнение атмосферы  имеет естественное и искусственное  происхождение. 

          Среди естественных факторов выделяются: 

• Внеземное загрязнение воздуха космической пылью и космическим излучением
• 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 так же неорганическое и органическое. К источникам органического загрязнения относят аэро-планктон-бактерии, в том числе болезнетворные, споры грибов, пыльцу растений (включая и ядовитую пыльцу амброзии) и т.д. 

             На долю естественных факторов в конце 20 столетия 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 SО2, метан СН4, оксиды азота NО2, NО и N2О. 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 1,2 

Загрязнители, выбрасываемые всеми техногенными источниками в атмосферу Земли (90-е годы 20 столетия) 

Таблица 1 

Основные  загрязнители атмосферного воздуха в России 

Таблица 2

          Вещества, загрязняющие атмосферу, подразделяются так же 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. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Физические  и экологические последствия  загрязнения атмосферы 

     Атмосфера Земли постоянно циркулирует: поднимающийся вверх теплый воздух у экватора замещается холодными воздушными потоками, движущимися от полюсов. Направление ветра зависит от величины перемещающего воздушные массы градиента атмосферного давления, а скорость ветра возрастает с увеличением перепада атмосферного давления. Воздушные массы могут перемещаться потоками, параллельными поверхности Земли, а так же вертикальными струями, которые возникают под действием тепловых градиентов. Турбулентное перемешивание приземного слоя атмосферы может происходить при взаимодействии с поверхностью или при тепловом расслоении атмосферы. Механические и температурные перемещения наблюдаться могут одновременно. На содержание вредных веществ в атмосфере оказывает влияние их рассеивание турбулентными потоками, действие осадков или их оседание из-за наличия гравитационных сил.  

     Сжигание  ископаемого топлива (уголь, нефть) играет определяющую роль в загрязнении  атмосферы. За счет газов антропогенного происхождения образуются кислотные  осадки и смог. 

     Кислотные осадки – это серная и азотная  кислоты, образующиеся при растворении  в воде диоксидов серы и азота  и выпадающие на поверхность земли  вместе с дождем, туманом, снегом или  пылью. 

     Попадая в озера, кислотные осадки нередко  вызывают гибель рыб или всего животного населения. Они также могут вызывать повреждения листвы, а часто гибель растений, ускорять коррозию металлов и разрушение здания. Кислотные дожди большей частью наблюдаются в районах с развитой промышленностью. Хотя и капельки воды быстро удаляются из атмосферы, они все же распространяются на сотни километров от производящих выбросы теплостанций, промышленных предприятий и т.д. среди вредных веществ, содержащихся в воздухе городов, имеется большая группа, обладающая канцерогенной активностью. Это в первую очередь бенз (а) пирен  и другие ароматические углеводороды, поступающие от котельных промышленных предприятий и с выхлопными газами автотранспорта. 

      Исследования  канцерогенных веществ, содержащихся в воздушной среде, показывают, что  возникновение раковых болезней у людей происходит, в частности, от постоянного суммирования небольших доз канцерогенов в течение длительного времени. 

     С увеличением численности мирового парка автомобилей растет валовый  выброс вредных продуктов. Состав отработанных газов двигателей автомобилей зависит от работы их работы. При разгоне и торможении увеличивается выброс токсичных веществ. 

     Неблагоприятное влияние на организм человека оказывает  соединение свинца, имеющийся в выхлопных  газах автотранспорта. Присутствие  свинца в организме человека возрастает с увеличением его содержания в воздухе, что приводит к снижению активности ферментов, участвующих в насыщении крови кислородом, к нарушению обменных процессов. 

     В местах активного использования  газотурбинных и ракетных двигателей (аэродромы, космодромы, испытательные станции) загрязнение от этих источников сопоставимы с загрязнениями от автотранспорта. Суммарный выброс токсичных веществ в атмосферу самолетами растет. Это обусловлено главным образом повышением расхода топлива и увеличением авиационного парка. 

     Фоновое техногенное загрязнение атмосферы  формируется преимущественно под  влиянием промышленных выбросов и условий  регионального и глобального  рассеяния загрязняющих веществ  в атмосфере. 

     В атмосфере фоновых районов европейской территории России содержание диоксида серы в холодный период года изменяется. Зимой повышение концентраций загрязнителей связанно с ухудшением метеорологических условий их рассеяния, увеличением количества промышленных выбросов, замедлением трансформации веществ при низкой температуре воздуха. 

      В атмосферном  воздухе, в первую очередь промышленных центров и городов, в результате сложных химических реакций смеси газов (главным образом окислов азота и углеводородов, содержащихся в выхлопных газах автомобилей), протекающих в нижних его слоях под действием солнечного света, образуются различные вещества, ядовитый туман. Такой ядовитый туман получил название «смог». Его возникновению способствуют определенные метеорологические условия: отсутствие ветра и дождя, а также температурная инверсия. Смог крайне вреден для живых организмов. Во время смога ухудшается самочувствие людей, резко увеличивается число легочных и сердечно-сосудистых заболеваний, возникает эпидемия гриппа. Густой ядовитый туман, появляющийся в осеннее - зимнее время, получил название смога лондонского типа. Его главным компонентом является сернистый газ, вызывающий катар верхних дыхательных путей, бронхит. Более опасный тип смога – фотохимический, или лос-анджелесский, наблюдающийся в теплое время года, например в Нью-Йорке, Бостоне, Детройте, Чикаго, Милане, Мадриде. Он возникает в воздухе, загрязненном выбросами автотранспорта, под действием солнечной радиации и в результате фотохимических реакций. Фотохимический смог вызывает раздражение глаз, слизистых оболочек носа и горла, обострение легочных и различных хронических заболеваний, приводит к болезни и гибели домашних животных растений. Он вызывает коррозию металлов, растрескивание красок, резиновых и синтетических изделий, порчу одежды.