Атмосфе́ра — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля.
Основные функции:
•защищает живые организмы от гиблого влияния космических излучений и ударов метеоритов;
•регулирует сезонные и суточные колебания температуры;
•является носителем тепла и влаги;
•есть депо газов, которые принимают участие в фотосинтезе и обеспечивают дыхание;
•предопределяет ряд сложных экзогенных процессов (выветривание горных пород, деятельность естественных вод, мерзлоты, ледников и тому подобное).
Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах. В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).
Состав сухого воздуха:
Азот 78,084%
Кислород 20,946%
Аргон 0,932%
Вода 0,5-4%
Углекислый газ 0,0387%
Кроме указанных газов, в атмосфере содержатся неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, закись озота и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).
Загрязнение атмосферы — привнесение в атмосферный воздух новых нехарактерных для него физических, химических и биологических веществ или изменение их естественной концентрации.
По источникам загрязнения выделяют два вида загрязнения атмосферы:
- Естественные - извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, процессы выветривания, разложение органических веществ;
- Искусственные - промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, бытовые отходы.
По характеру загрязнителя загрязнение атмосферы бывает трех видов:
- Физическое — механическое (пыль, твердые частицы), радиоактивное (радиоактивное излучение и изотопы), электромагнитное (различные виды электромагнитных волн, в т.ч. радиоволны), шумовое (различные громкие звуки и низкочастотные колебания) и тепловое загрязнение (например, выбросы теплого воздуха и т.п.)
- Химическое — загрязнение газообразными веществами и аэрозолями. На сегодняшний день основные химические загрязнители атмосферного воздуха это оксид углерода (IV), оксиды азота, диоксид серы, углеводороды, альдегиды, тяжёлые металлы (Pb, Cu, Zn, Cd, Cr), аммиак, атмосферная пыль и радиоактивные изотопы
- Биологическое — в основном загрязнение микробной природы. Например, загрязнение воздуха вегетативными формами и спорами бактерий и грибов, вирусами, а также их токсинами и продуктами жизнедеятельности.
Основные загрязнители и их источники
Окись углерода (СО) – бесцветный газ, не имеющий запаха. Образуется в результате неполного сгорания ископаемого топлива (угля, газа, нефти) в условиях недостатка кислорода и при низкой температуре. При этом 65% от всех выбросов приходится на транспорт, 21% - на мелких потребителей и бытовой сектор, а 14% - на промышленность.
Двуокись углерода (СО2) – или углекислый газ, - бесцветный газ с кисловатым запахом и вкусом, продукт полного окисления углерода. Является одним из парниковых газов. К естественным источникам двуокиси углерода в атмосфере относятся вулканические извержения, сгорание органических веществ в воздухе и дыхание представителей животного мира. Также углекислый газ производится некоторыми микроорганизмами в результате процесса брожения, клеточного дыхания и в процессе перегнивания органических останков в воздухе. К антропогенным источникам CO2 в атмосферу относятся: сжигание ископаемых топлив для получения тепла, производства электроэнергии, транспортировки людей и грузов. К значительному выделению CO2 приводят некоторые виды промышленной активности, такие, например, как производство цемента и утилизация газов путем их сжигания в факелах.
Диоксид серы (SO2) - бесцветный газ с резким запахом. Образуется в процессе сгорания серосодержащих ископаемых видов топлива, в основном угля, а также при переработке сернистых руд. Он, в первую очередь, участвует в формировании кислотных дождей. Длительное воздействие диоксида серы на человека приводит вначале к потере вкусовых ощущений, стесненному дыханию, а затем – к воспалению или отеку лёгких, перебоям в сердечной деятельности, нарушению кровообращения и остановке дыхания.
Оксиды азота. При всех процессах горения образуются окислы азота, причем большей частью в виде оксида. Чем выше температура сгорания, тем интенсивнее идет образование окислов азота. Другим источником окислов азота являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 65 млн. тонн в год. От общего количества выбрасываемых в атмосферу оксидов азота на транспорт приходится 55%, на энергетику – 28%, на промышленные предприятия – 14%, на мелких потребителей и бытовой сектор – 3%.
Озон (О3) – газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Его относят к наиболее токсичным из всех обычных загрязняющих воздух примесей. В нижних слоях тропосферы озон образуется вследствие фотохимических реакций, в которых участвуют вещества, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта и выбросах промышленных предприятий, тепловых электростанций
Углеводороды – химические соединения углерода и водорода. К ним относят тысячи различных загрязняющих атмосферу веществ, содержащихся в несгоревшем бензине, жидкостях, применяемых в химчистке, прoмышленных растворителях и т.д.
Свинец (Pb ) – серебристо-серый металл, токсичный в любой известной форме. Широко используется для производства красок, боеприпасов, типографского сплава и т.п. Около 60% мировой добычи свинца ежегодно расходуется для производства кислотных аккумуляторов. Однако основным источником (около 80%) загрязнения атмосферы соединениями свинца являются выхлопные газы транспортных средств, в которых используется этилированный бензин.
Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяются на следующие 4 класса:
- механическая пыль – образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса;
- возгоны – образуются в результате объёмной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат;
- летучая зола – содержащийся в дымовом газе во взвешенном состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении;
- промышленная сажа – входящий в состав промышленного выброса твёрдый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.
Основными источниками антропогенных аэрозольных загрязнений воздуха являются теплоэлектростанции (ТЭС), потребляющие уголь. Сжигание каменного угля, производство цемента и выплавка чугуна дают суммарный выброс пыли в атмосферу, равный 170 млн. тонн в год [2].
Последствия загрязнения атмосферы.
К числу наиболее значительных антропогенных изменений в атмосфере относятся:
- Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Солнечная энергия, проходя через атмосферу нагревает поверхность Земли, но излучаемая Землей тепловая энергии не может улетучиться обратно в космос, так как атмосфера Земли задерживает ее, действуя наподобие полиэтилена в парнике. Последствия - изменение климата Земли.
Отрицательные
- повышение уровня Мирового океана;
- затопление приморских равнин;
- ухудшение водоснабжения приморских городов;
- деградация мангровой растительности.
Положительные
- улучшение состояния лесных экосистем и сельского хозяйства;
- влажности климата, что особенно важно для аридных (сухих) зон;
- повышение концентрации углекислого газа увеличит интенсивность фотосинтеза, а значит продуктивность диких и культурных растений.
- Разрушение озонового слоя. Озоновые дыры - локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. Ослабление озонового слоя усиливает поток солнечной радиации на Землю и вызывает у людей рост числа раковых образований кожи. Также от повышенного уровня излучения страдают растения и животные.
- Кислотные дожди - атмосферные осадки в виде дождя или снега, содержащие соединения серы. Кислотные дожди поступают в атмосферу в результате выброса отходов металлургической и химической промышленности. При выпадении кислотных дождей и таянии кислотного снега образуется серная кислота, оказывающая вредное воздействие на здоровье людей, состояние растительного и животного мира, зданий и сооружений.
Отрицательное:
- ухудшению состояния и гибели целых лесных массивов, а также снижению урожайности многих сельскохозяйственных культур;
- закислении пресноводных водоемов;
- сокращение запасов промысловой рыбы;
- деградацию многих видов организмов и всей водной экосистемы, а иногда и полную биологическую гибель водоема.
- Фотохимический смог - смог, основной причиной возникновения которого считаются автомобильные выхлопы. Фотохимический смог может вызвать поражение дыхательных путей, рвоту, раздражение слизистой оболочки глаз и общую вялость.
Основные способы борьбы с загрязнением атмосферы
- Внедрение безотходных и малоотходных производств.
- Внедрение газоочистных и пылеулавливающих установок на промышленных предприятиях.
- Уменьшение вредных выбросов автотранспорта в атмосферу.
- Применение автоматизированных систем управления (АСУ) городским транспортом.
