Антропогенное воздействие на атмосферу

Антропогенное воздействие на атмосферу

Введение

Антропогенное загрязнение окружающей среды оказывает выраженное воздействие на формирование популяционного здоровья населения, особенно в связи с изменением социально-экономических условий. Поэтому проблема неблагоприятного влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья с каждым годом приобретает все большую актуальность.

Определение количественных зависимостей в системе «среда – здоровье» как первоочередная задача гигиены окружающей среды была впервые поставлена экологом Г.И.Сидоренко1 в конце 60-х – начале 70-х годов и в дальнейшем получила развитие в разработке критериев и методов количественной оценки воздействия факторов окружающей среды.

Вклад антропогенных факторов в формирование отклонений здоровья составляет от 10 до 57%.

человек, или 73% всего населения.

Существующая неблагоприятная эколого-гигиеническая обстановка предопределяет то, что в литературе широко обсуждается вопрос о влиянии загрязнения окружающей среды на состояние здоровья населения.

Результаты медико-экологических и гигиенических исследований убедительно свидетельствуют, что загрязнение атмосферного воздуха вызывает те или иные проявления токсических реакций у населения, начиная с ранних этапов онтогенеза.

Цель  работы – рассмотреть вопросы  антропогенного воздействия на атмосферу.

1. Охарактеризовать особенности загрязнения атмосферы.
2. Изучить влияние особенностей нормирования антропогенного воздействия на атмосферу.
3. Охарактеризовать глобальные проблемы и выявить их пути решения.

Курсовая  работа состоит из введения, основной части, разбитой на 3 главы, заключения и списка литературы.

Объект  исследования – загрязнение атмосферы.

Предмет исследования ‒ антропогенные воздействия на атмосферу.

Практическая  значимость работы заключается в  том, что представленный материал можно  использовать преподавателям для подготовки к лекциям для студентов-экологов, а также в школе на уроках биологии, географии и с целью просветительской деятельности населения для улучшения экологического состояния территорий проживания.

Глава1. Особенности загрязнения атмосферы

1.1. Классификация источников загрязнения атмосферы

Неблагоприятные изменения происходят и в тропосфере, где сосредоточена вся наземная жизнь. В результате деятельности человека атмосферный воздух постоянно загрязняется. Источники загрязнения атмосферы  делятся на природные и антропогенные.

К природным  источникам относятся:

• космическая  пыль;

• выбросы  при извержении вулканов;

• пыль от выветривания горных пород;

• пыльные  бури.

Источниками антропогенного происхождения являются:

• выхлопные  газы транспорта;

• выбросы  от сжигания ископаемого топлива;

• промышленные выбросы;

• сельское хозяйство (использование удобрений, ядохимикатов).

В зависимости  от источника и механизма образования  различают первичные и вторичные загрязнители воздуха. Первичные загрязнители воздуха представляют собой химические вещества, попадающие непосредственно в воздух из стационарных или подвижных источников.

Вторичные загрязнители воздуха образуются в результате взаимодействия в атмосфере первичных загрязнителей между собой и с присутствующими в воздухе веществами (кислород, озон, аммиак, вода) под действием ультрафиолетового излучения.

Часто вторичные загрязнители, например вещества группы пероксиацетилнитратов (ПАН), гораздо токсичнее первичных загрязнителей воздуха. Большая часть, присутствующих в воздухе твердых частиц и аэрозолей является вторичными загрязнителями.

С учетом токсичности и потенциальной  опасности загрязнителей, их распространенности и источников эмиссии они были разделены условно на несколько  групп:

1) основные (критериальные) загрязнители атмосферы ‒ оксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды, твердые частицы и фотохимические оксиданты;

2) полициклические  ароматические углеводороды (ПАУ);

3) следы  элементов (в основном металлы);

4) постоянные  газы (диоксид углерода, фторхлорметаны и др.);

5) пестициды; 

6) абразивные  твердые частицы (кварц, асбест  и др.);

7) разнообразные  загрязнители, оказывающие многостороннее  действие на организм, нитрозамины, озон, полихлорированные бифенилы (ПХБ), сульфаты, нитраты, альдегиды, кетоны и др.

Все критериальные загрязнители относятся к первичным загрязнителям атмосферы. Оксиды азота образуются преимущественно при высокотемпературной фиксации азота и кислорода в силовых установках и двигателях внутреннего сгорания.

Оксид азота образуется при электрических разрядах в атмосфере и присутствует в отработавших газах автомобилей. Ежегодно в атмосферу поступает около 5-107 т оксидов азота, из них 53% из антропогенных источников2.

В конечном итоге оксиды азота превращаются в атмосфере в нитраты.

Диоксид серы образуется при сгорании топлива  с высоким содержанием серы (каменный уголь, нефть). Источниками эмиссии  этого токсичного газа являются стационарные источники горения, например ТЭС  (85-95%), промышленные объекты производство рафинированной нефти, удобрений, серной кислоты и нефтехимических продуктов (5-10%), двигатели внутреннего сгорания, (2-7%).

Диоксид серы относят к главным и наиболее важным загрязнителям воздуха, опасным для животных и растений и участвующим в образовании фотохимического смога.

Общая эмиссия диоксида серы в атмосферу составляет 8-10 т в год, это значительно превосходит поступление в атмосферу большинства других токсичных химических веществ, и постоянно возрастает пропорционально росту потребления энергии.

Оксид углерода наиболее опасный и чрезвычайно распространенный из газообразных загрязнителей воздуха, токсичность которого обусловлена реакцией с гемоглобином крови. Образование СО происходит при неполном сгорании различного топлива.

Естественным источником СО являются лесные пожары и фотохимическое превращение органических соединений в атмосфере. Около 25% СО антропогенного происхождения.

Предполагается, что в будущем снизится загрязнение  воздуха от стационарных источников такими токсичными веществами, как  пыль и оксиды серы, углерода и азота. Однако большую опасность будут  представлять газы и пары органических веществ и тяжелые металлы (свинец, кадмий, бериллий и др.).

Концентрация  углеводородов, выделяющихся в воздух из природных источников, немногим более 1 мг/м3. Ежегодная эмиссия углеводородов составляет 8 т. в год.

Причем 50% этого количества обусловлено работой транспорта, около 15% составляет выделение углеводородов при сгорании жидкого топлива в жилых районах и ТЭС, а 26% приходится на сгорание угля, мусора, (в среднем на планете приходится уничтожать около 1 м3 отходов в год на человека) и испарение топлива и растворителей.

В «усредненном» автомобильном выхлопе содержится около 400 мг/м3 парафиновых, 120 мг/м3 ацетиленовых, 200 мг/м3 ароматических и 300 мг/м3 олефиновых углеводородов4.

Содержащиеся  в атмосфере твердые частицы  представляют собой пыль, песок, золу, сажу, вулканическую пыль и аэрозоли органической (высокомолекулярные соединения) и неорганической природы. Часто  токсичность твердых частиц обусловлена  адсорбцией на их поверхности таких  опасных соединений, как ПАУ или  нитрозамины.

Уже при концентрации 0,2 мг/м3 эти соединения обладают резким лакриматорным действием, повреждают растения и разрушают резину. Еще более токсичны пероксибутил — и перок-сипропилнитраты.

Соединения этой группы нестойки, особенно при повышенной температуре, и разлагаются с образованием более простых продуктов, например метилнитратов и диоксида углерода.

Оксиданты загрязняют воздушный бассейн большинства крупных городов мира, поскольку их образование связано с развитием промышленности и автотранспорта.

Многие из ПАУ отличаются выраженным канцерогенным, мутагенным и тератогенным действием и представляют серьезную угрозу для человека. Основным источником эмиссии ПАУ являются ТЭС, работающие на нефти или каменном угле, а также предприятия нефтехимической промышленности и автотранспорта.

В настоящее время установлено, что 1500 химических соединений, являющихся потенциальными загрязнителями атмосферы, обладают выраженными канцерогенными свойствами (ПАУ, нитрозамины, галоген углеводороды и др.).

Содержание ПАУ и других канцерогенных веществ, попадающих в атмосферу с выбросами промышленных предприятий, составляет в крупных индустриальных центрах около 80% от общего загрязнения окружающей среды.

Следовые  количества химических элементов представлены в атмосфере такими высокотоксичными загрязнителями, как мышьяк, бериллий, кадмий, свинец, магний и хром. Они  обычно присутствуют в воздухе в  виде неорганических солей, адсорбированных  на твердых частицах. Около 60 металлов идентифицировано в продуктах сгорания угля.

В дымовых газах ТЭС обнаружены следующие элементы: ртуть, мышьяк, барий, бериллий, висмут, бром, кадмий, хлор, кобальт, медь, железо, фтор, свинец, марганец, сурьма, молибден, никель, селен, теллур, таллий, олово, титан, уран, ванадий, цинк и цирконий.

Для большинства перечисленных элементов их выброс в атмосферу с дымовыми газами ТЭС составляет 3/4 от абсолютного уровня загрязнения воздуха всеми источниками эмиссии этих элементов. При этом максимальное количество загрязнителей попадает в атмосферу при сжигании угля.

Но долю этого источника приходится более 95% твердых частиц, 85% оксидов серы, 70% оксидов азота и более 90% следов элементов от общего количества выбросов для всех ТЭС, работающих на угле, нефти и газе. 
Помимо продуктов сжигания нефти, свинец выделяется в воздух при извержении вулканов, с отработавшими газами автомобилей и в результате различных производственных процессов.

Ежегодно в воздушный бассейн в виде галогенидов попадает около 2-106 т свинца, а ежегодный прирост содержания ртути в окружающей среде промышленно развитых стран составляет 5%. Металлическая ртуть и свинец, а также их металлорганические соединения очень токсичны.

Ртуть поступает в атмосферу при извержении вулканов и с выбросами химической, электронной и приборостроительной промышленности. Особенно токсичны и опасны для человека галогенсодержащие металлорганические соединения ртути, которые образуются из металлической ртути и ее неорганических солей под действием микроорганизмов. При сгорании различного топлива только в атмосферу ФРГ ежегодно попадает 40 т ртути, которая оседает на поверхности почвы и водоемов.

Скапливаясь в атмосфере, загрязнители взаимодействуют  друг с другом, гидролизуются и  окисляются под действием влаги  и кислорода воздуха, а также  изменяют свой состав под воздействием радиации.

Вследствие этого продолжительность  пребывания токсичных примесей в  атмосфере тесно связана с  их химическими свойствами.

Для диоксида серы этот период составляет 4 дня, сероводорода — два, оксида азота — пять, аммиака — семь дней, а СО и СН4 в силу своей инертности сохраняются неизменными в течение трех лет5.

Велика  продолжительность пребывания в  воздухе малоактивных соединений следующей группы токсичности — постоянных газов (фреоны и диоксид углерода). Сжигание большого количества топлива, а также лесные пожары являются постоянным источником увеличения содержания СО2 в атмосфере.

Только в США ежегодно при сгорании ископаемого топлива выделяется в воздух 2-109т. диоксида углерода. Основным источником эмиссии фреонов (фторхлорметанов) являются рефрижераторные установки.

В результате этого СО2, хотя и не является токсичным в обычном смысле этого слова, по мнению некоторых ученых, является причиной глобального изменения температуры атмосферы Земли, что приводит к изменению климата нашей планеты вследствие «тепличного» эффекта.

Источник: http://freepapers.ru/19/antropogennoe-vozdejstvie-na-atmosferu/243241.1638306.list1.html

открытая библиотека учебной информации

Загрязнение парниковыми газами

Парнико́вый эффе́кт — повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Парниковые газы прозрачны для коротковолновых солнечных лучей. Но они плохо пропускают длинноволновые излучения Земли в диапазоне 700…1200 нм, уходящие обратно в космическое пространство. Тепло удерживается у земной поверхности. В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются.

Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются:

а) пары воды (Н2О).Поглощают около 62 % инфракрасного излучения Земли;

б) углекислый газ — диоксид углерода (СО2). Поглощает примерно 22 % инфракрасного излучения Земли;

в) «малые газы», содержание которых в атмосфере чрезвычайно мало. Οʜᴎ вносят гораздо меньший вклад в парниковый эффект. Это: метан (СН4), озон (О3), хлорфторуглероды (ХФУ или фреоны), хлорфторуглеводороды (ХФУВ), азота (закись азота — гемиоксид азота (N2O)).

г) созданные человеком газы. Содержание их в атмосфере крайне мало.

Последствия парникового эффекта:

а) глобальное потепление;

б) массовое таяние ледников, подъём уровня Мирового океана и сокращение поверхности суши;

в) усиление циклонической активности;

г) нарушение закономерностей функционирования экосистем;

д) рост сердечнососудистых, респираторных, паразитарных (клещевого энцефалита͵ болезни Лайма, малярии, лихорадок разного типа) заболеваний, психологических расстройств, травм;

е) голод.

Проблемы атмосферного озона и озоновых дыр

В тропосфере озона мало (6…14 % всœего содержания в стратосфере). При такой концентрации он благоприятен. Но увеличение количества озона опасно: удушающие смоги, содержащие озон, губят людей. Он относится к парниковым газам. Поглощение тепла земли озоном лежит вблизи длины волны 9,6 мкм.

Белок поглощает это излучение, как бы защищая нуклеиновые кислоты. А от излечения ниже 0,32 мкм защиты нет и как последствия – рак кожи, гемолиз (разрушение красных кровяных телœец), поражение иммунной системы, сетчатки глаза (катаракта).

Это излучение является мутагенным фактором среды обитания.

Последние десятилетия наблюдается уменьшение общего количества озона в стратосфере. Это уменьшение составило 2 %. Медики считают, что уменьшение озона даже на 1 % увеличивает заболеваемость раком на 10…20 %.

Озоновая дыра– область с пониженным содержанием озона. Озоновая дыра существовала практически всœегда, то появляясь, время от времени, то исчезая в соответствии с сезонными изменениями в состоянии атмосферы. В 80-х годах XX века произошли серьёзные изменения в динамике этого явления – «дыра» перестала восстанавливаться до исходного состояния.

Среди катализаторов разложения озона наиболее важная роль принадлежит оксидам азота͵ атомам хлора. В качестве катализатора реакции разложения озона может служить ОН-радикал, образующийся с участием паров воды.

Природной причиной разрушения озонового слоя из-за поступления в стратосферу атомарного хлора является хлорметан (СН3Сl) – продукт жизнедеятельности организмов в океане и лесных пожаров на суше.

В результате деятельности человека в атмосфере появился избыток азотных и галогенуглеродных соединœений. Оксиды азота (NOx) образуются при сжигании топлива, особенно в современных двигателях воздушных судов, ракетной техники.

Атомарный хлор образуется в стратосфере в результате фотохимического разрушения хлорфторуглеродов (ХФУ), или фреонов, или хладонов CF2Cl2 и CFCl3. Эти вещества летучи и устойчивы в тропосфере.

В 1985 году подписана «Венская конвенция по охране озонового слоя», призывающая страны к проведению дополнительных исследований и обмену информацией по сокращению озонового слоя. В 1987 году в Монреале 98 стран заключили соглашение (Монреальский протокол) о постепенном прекращении производства ХФУ (хлорфторуглеродов) и о запрещении выбросов их в атмосферу.

Кислотные осадки

При нормальном природном составе воздуха обычная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН = 5,5…5,6). Это вязано с хорошей растворимостью в ней СО2 и образованием слабой угольной кислоты, а также присутствием в атмосфере оксидов серы и азота либо хлористого водорода природного происхождения.

Основная причина образования и выпадения кислотных (или кислых) осадков – дождя, тумана, росы, града, снега – наличие в атмосфере оксидов серы и азота͵ хлористого водорода и иных кислотообразующих соединœений.

Среди кислотных осадков наиболее сильной кислой реакцией отличаются кислотные туманы. Так, в Гамбурге однажды была зафиксирована кислотность тумана (рН < 2) более высокая, чем у лимонного сока (рН = 2,3).

Воздействие кислотных осадков на живую и неживую материю может быть прямым и косвенным.

Приведём примеры прямого воздействия, кислотных осадков:

1) повреждаются листья и другие части растений. Деревья болеют, «лысеют» и быстро гибнут. Особенно страдают горные леса;

2) закисление почв;

3) закисление водоёмов. При этом нарушаются звенья питания в озёрах, которые становятся синими-синими и … мёртвыми;

4) разрушаются исторические памятники, изготовленные из природных минœералов (мрамора, известняка и других, имеющих в своём составе СаСО3 и МgСО3);

5) разрушение зданий, сооружений. Ускорение процессов коррозии металлов.

5) воздействие на человека, животных. В отдельных случаях кислотность осадков повышалась так, что непосредственно повреждались дыхательные пути животных и людей.

При косвенном воздействии влияют не сами осадки, а протекающие под их воздействием процессы. К примеру:

w изменяется растворимость тяжёлых металлов, которые поглощаются растениями, что ведёт к их гибели, с питьевой водой могут попасть в организм животных, человека.

Осадки, содержащие соединœения азота͵ неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ время способствуют росту деревьев, так как дают питательные вещества. Далее происходит перенасыщение и закисление почвы.

Смог

Смог – ядовитая смесь дыма, тумана и пыли.

Фотохимический смог (летний или лос-анджелœесский тип) образуется в ясную солнечную погоду, при низкой влажности, температуре выше +30° С, при очень слабом движении воздуха или полном отсутствии ветра и высокой загрязнённости воздуха выхлопными газами автомобилей.

При интенсивном воздействии солнечной радиации (фотохимический эффект) идут химические реакции находящихся в воздухе углеводородов с оксидами азота и углерода с образованием новых высокотоксичных загрязнителœей — фотооксидантов (озон, органические перекиси, нитриты, и др.).

При фотохимическом смоге наблюдается появление голубоватой дымки или беловатого тумана и связанное с этим ухудшение видимости. Образовавшиеся загрязнители раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта͵ лёгких и органов зрения.

Смог химически действует как окислитель (усиливает коррозию металлов, приводит к растрескиванию резины).

Фотохимический смог характерен для таких городов, как Днепропетровск, Донецк, Запорожье.

Лондонский (зимний) смог формируется в крупных промышленных городах при неблагоприятных метеорологических условиях (длительный штиль и температурная инверсия) и высокой концентрации продуктов сгорания жидкого и твёрдого топлива (SO2, сажа, NOx и СО). Наблюдается чаще в осœенне-зимний период при относительной влажности воздуха около 100 %, температуре 0° С.

Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300…400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения.

В результате циркуляция атмосферного воздуха нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы.

Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыханий, и даже смерти.

Ядерная (поствзрывная) зима

Я́дерная зима́ — гипотетическое глобальное состояние климата Земли в результате широкомасштабной ядерной войны. В результате взрывов и пожаров атмосфера окажется насыщенной твёрдыми частицами пыли, пепла.

Земля окажется закрытой (экранированной) от солнечных лучей длительное время. Наступит «ядерная ночь». Существенное повышения количества отражённых солнечных лучей приведёт к сильному понижению температуры.

Температура на планете повсœеместно снизится до арктической.

Я́дерная о́сень — гипотетическое состояние климата одного из регионов Земли в результате ограниченной ядерной войны.

Последствия поствзрывной (ядерной) зимы:

а) сильное понижение температуры;

б) снижение урожаев;

в) массовая гибель живых организмов от голода и холода;

г) в результате образования оксидов азота произойдёт разрушение озонового слоя планеты;

д) после восстановления прозрачности атмосферы для солнечных лучей живые организмы окажутся под воздействием жёсткой ультрафиолетовой радиации (из-за разрушения озонового экрана). Это приведёт к росту раковых и генетических заболеваний.

Читайте также

— Антропогенное воздействие на атмосферу

Загрязнение парниковыми газами Парнико&… [читать подробенее]

— Антропогенное воздействие на атмосферу. Источники загрязнения атмосферного воздуха

Источниками антропогенного загрязнения атмосферы примесями служат теплоэнергетика, промышленность, нефте- и газопереработка, транспорт, испытания термоядерного оружия. Каждый из этих источников (и каждая отрасль производства) связаны с выделением специфических… [читать подробенее]

— Антропогенное воздействие на атмосферу

Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Значение его для всего живого на Земле невозможно переоценить. Человек может находиться без пищи пять недель, без воды – пять дней, а без воздуха – всего лишь пять минут. При этом воздух… [читать подробенее]

— Антропогенное воздействие на атмосферу

Атмосфера, ее состав и структура Загрязнение окружающей среды. Виды природного и антропогенного загрязнения Загрязнение окружающей среды – это любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогеоценоз) не свойственных ей живых или неживых… [читать подробенее]

— АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ

В таблице приведено массовое выделение в атмосферу некоторых газообразных веществ антропогенными и природными источниками. Таблица Выделение (106 т/сут) некоторых газообразных веществ   Вещество Источник   Природный Антропогенный   Диоксид серы … [читать подробенее]

— Антропогенное воздействие на атмосферу

Экологические функции атмосферы Экологические функции атмосферы определяются ее химическим составом и физическими свойствами. · Трофическаяфункция атмосферы обусловлена присутствием в ней азота, как исходного компонента синтеза белка аутотрофами, и углекислого… [читать подробенее]

Источник: http://oplib.ru/himiya/view/1158501_antropogennoe_vozdeystvie_na_atmosferu

Антропогенное воздействие на атмосферу

Содержание

Введение……………………………………………………………………………3

Основные загрязняющие вещества………………………………………………4

Аэрозольное загрязнение  атмосферы……………………………………………7

Фотохимический  туман (смог)……………………………………………………9

Проблема контролирования  выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями………………………………………………11

Экологические последствия загрязнения атмосферы…………………………12

Заключение……………………………………………………………………….16

Список используемой литературы………………………………………………17

Введение

Вопрос о воздействии человека на атмосферу находится в центре внимания специалистов и экологов всего мира. И это не случайно, так как крупнейшие глобальные экологические проблемы современности — «парниковый эффект», нарушение озонового слоя, выпадение кислотных дождей, связаны именно с антропогенным загрязнением атмосферы.

Охрана атмосферного воздуха — ключевая проблема оздоровления окружающей природной среды. Атмосферный  воздух занимает особое положение среди  других компонентов биосферы.

При этом воздух должен иметь определенную чистоту и любое отклонение от нормы опасно для здоровья.

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д.

Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера.

1. Основные  загрязняющие вещества.

Существует два основных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный – это вулканы, лесные пожары, пыльные бури, выветривание, процессы разложения растений и животных. Источником антропогенного загрязнения атмосферы различными веществами являются теплоэнергетика, нефтегазопереработка, промышленность, транспорт и др.

По мнению специалистов, в результате деятельности человека в атмосферу Земли ежегодно поступает 25,5 миллиардов тонн оксидов углерода, 190 миллионов тонн оксидов серы, 65 миллионов тонн оксидов азота, 1,4 миллиона тонн хлорфторуглеродов.

Половина всех выбросов в атмосферу приходится на предприятия таких отраслей промышленности, как энергетика 24,8% и металлургия 26,2%.

В последние годы наибольшее количество вредных веществ в  атмосферу выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, причём их доля постоянно  возрастает. В нашей стране она составляет более 30%, а в США – более 60% от общего выброса загрязняющих веществ в атмосферу.

Особую тревогу вызывает состояние воздуха в крупных  городах.

Так, в Москве выбросы  вредных веществ от автотранспорта превысили 800 тысяч тонн в год, что составляет 70 процентов от общего количества загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу города за год.

Различные негативные изменения  атмосферы Земли связаны главным  образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.

Так, установлено, что основными причинами парникового эффекта являются диоксид углерода, метан, оксид азота, озон и фреоны.

Возникшая проблема истощения озонового слоя, в том числе появления озоновой дыры в Антарктиде и Арктике, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

    Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до  серного ангидрида,  который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты.

  При  взаимодействии серного ангидрида  с  аммиаком  образуются кристаллы сульфата аммония.

Подобным образом, в  результате химических,  фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами                          и компонентами атмосферы,  образуются  другие  вторичные признаки.

Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70%  ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

Основными вредными   примесями  пирогенного  происхождения  являются следующие:

— Оксид углерода.  Получается при неполном сгорании углеродистых веществ.  В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий.

Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т.

  Оксид углерода является соединением,  активно реагирующим  с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

— Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серусодержащего топлива или  переработки  сернистых  руд (до 170 млн.т. в год).  Часть  соединений  серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество  выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 %  от общемирового выброса.

— Серный  ангидрид. Образуется  при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является  аэрозоль или раствор серной  кислоты  в дождевой воде,  который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.

  Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой  влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающихна расстоянии менее  11 км.  от таких предприятий,  обычно  бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной  кислоты.

  Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

— Сероводород и сероуглерод.  Поступают в атмосферу  раздельно        или  вместе с другими соединениями серы.  Основными источниками выброса являются предприятия  по  изготовлению  искусственного волокна,  сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.  В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

— Оксиды  азота.  Основными  источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения,  азотную кислоту и нитраты,  анилиновые красители,  нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид.  Количество оксилов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн.т. в  год.

— Соединения фтора.  Источниками  загрязнения  являются предприятия по производству алюминия,  эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в  атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия         и кальция. Соединения характеризуются токсическим  эффектом.  Производные  фтора  являются сильными инсектицидами.

— Соединения  хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих  соляную  кислоту,  хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду.  В атмосфере встречаются как примесь  молекулы хлора  и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

  В металлургической промышленности при  выплавке  чугуна  и  при  переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых  металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т. передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг.

2. 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, мглы или дымки.

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 куб.км. пылевидных частиц искусственного  происхождения.

  Большое  количество пылевых частиц образуется также в ходе  производственной деятельности людей.  Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

Производственный процесс.

Выброс пыли, млн.т/год

1.   Сжигание каменного угля        93,600        

2.   Выплавка чугуна                      20,210        

3.   Выплавка меди (без очистки)   6,230

4.   Выплавка цинка                        0,180

5.   Выплавка олова (без очистки)  0,004

6.   Выплавка свинца                       0,130

7.   Производство цемента             53,370        

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 асбест.

Постоянными источниками  аэрозольного загрязнения  являются  промышленные отвалы  —  искусственные  насыпи из переотложенного  материала, преимущественно вскрышных  пород,  образуемых  при   добыче полезных  ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности,  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.куб.м. 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 полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.

К атмосферным загрязнителям относятся  углеводороды — насыщенные и ненасыщенные,  включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации,  взаимодействуя  с  другими  атмосферными загрязнителями после возбуждения 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 особо большие скопления вредных   газообразных и аэрозольных примесей    в приземном слое воздуха.

Обычно это происходит в тех  случаях, когда в слое воздуха  непосредственно над  источниками газопылевой эмиссии существует   инверсия — расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что  препятствует  воздушным  массам и задерживает перенос  примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются   под слоем инверсии,  содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования  ранее  неизвестного   в природе фотохимического тумана.

3. 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,  называемые 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 при мощной и в  течение не менее суток повышенной инверсии.  Устойчивая  безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.

Источник: http://student.zoomru.ru/eko/antropogennoe-vozdejstvie-na-atmosferu/208464.1691384.s1.html

Тема Антропогенные воздействия на атмосферу

В норме атмосферный воздух содержит следующие компоненты: азот – 78 %, кислород – 20 %, аргон – 0,9 %, углекислый газ – 0,03 %, озон – менее 0,001 %.

Соотношение между основными компонентами воздуха в процессе развития цивилизации существенно не изменилось, однако в период промышленной и научно-технической революций увеличился объем эмиссии в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения.

Развитие современной экономической базы городов сопровождается повышением концентрации, кооперирования, комбинирования и интенсификации производственного процесса промышленных предприятий.

Следствием стремительного роста производства, характеризующегося многоотходной технологией, является многокомпонентное загрязнение атмосферы. Масштабы загрязнения весьма значительны: выброс углекислого газа составляет 20 млрд.

т/год (приблизительно 0,7 % углекислого газа, содержащегося в атмосфере); выброс двуокиси серы – 200 млн т/год (более чем в 2 раза превышает естественное поступление в атмосферу серы в форме газообразных соединений); выброс фреонов – 1 млн т/ год; выброс свинца – 0,4 млн т/год (более чем на 2 порядка превышает поступление из естественных источников). За последние 100 лет выбросы углекислого газа в атмосферу возросли в 30 раз, свинца – в 20 раз, двуокиси серы – в 15 раз.

Источники загрязнения атмосферы могут быть естественные (извержение вулканов, лесные пожары, разложение живых организмов) и искусственные (промышленность, транспорт, ЖКХ). В последние десятилетия антропогенные факторы загрязнения воздуха стали значительно превышать по масштабам естественные.

Например, техногенное поступление в окружающую среду широко используемых в производстве и быту химических соединений (более 100 тыс. из 3 млн известных) в 10–100 раз превышает их естественное поступление при вулканизации и выветривании горных пород. Если все вулканы Земли ежегодно выбрасывают на поверхность около 3 млрд.

т вещества, то человек извлекает из земных недр более 120 млрд. т различных руд, горючих ископаемых, строительных материалов.

Основными источниками загрязнений атмосферы являются энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности.

Причем значимость тех или иных источников загрязнения воздуха на разных территориях меняется в зависимости от уровня научно-технического прогресса, стратегии взаимодействия техники и природы, уровня благоустройства населенных мест и многих других социально-экономических факторов.

Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются оксиды углерода, азота и серы, фенолы, формальдегид, углеводороды и взвешенные частицы (пыль).

Загрязняющие вещества, выброшенные в атмосферу могут:

оседать под действием силы тяжести;

физически захватываться оседающими частицами (туманами и осадками) и поступать в лито- и гидросферу;

включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ (углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота);

изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться, вступать в химические реакции с другими загрязнителями);

находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь воздушными потоками в разные географические области планеты до тех пор, пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации (например, фреоны).

Сводные данные о количестве наиболее распространённых выбросов показывают, что их подавляющая часть приходится на промышленно развитые страны Северной Америки и Европы и в меньшей степени Азии.

Россия не является основным поставщиком загрязняющих веществ в атмосферу по сравнению с промышленно развитыми странами.

В частности, ее вклад составляет по диоксиду серы – 12 % (США – 21 %), оксидам азота – около 6 % (США – более 20 %), оксиду углерода – 10 % (США – 70 %).

В последние годы несколько изменилась структура загрязнения атмосферного воздуха по ингредиентам.

Нельзя не обратить внимание на увеличение процента проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по бенз(а)пирену, который составил в среднем по России в 1999 г. 11,31 % (в 1998 г. – 7,3 %), и на 3,21 % выше 5 ПДК (в 1998 г. – 2,5 %).

Особенно значителен процент проб атмосферного воздуха, превышающих ПДК по данному веществу, на автомагистралях в зоне жилой застройки (17,96%).

Так концентрации взвешенных веществ превышали ПДК в 71 городе, диоксида азота в 93, бензапирена – в 39, формальдегида – в 96 городах. При этом распределение различных загрязнителей по городам происходит неравномерно.

Так, в Москве приоритетными загрязнителями атмосферного воздуха являются: двуокись азота, оксид углерода и формальдегид, а в Магнитогорске – двуокись азота, сернистый ангидрид, окись углерода.

Неблагоприятное действие веществ, обладающих токсичными свойствами, при проникновении в организм человека может проявляться в виде острых или хронических отравлений и другого рода заболеваний. Кроме того, вещества с генетической активностью могут оказаться причиной врожденных уродств и дефектов развития.

Загрязнение атмосферы снижает продуктивность и плодовитость домашних и диких животных, птиц. Выпадая на почву и в водоемы, вредные примеси, загрязняя атмосферу, ведут к уничтожению растительности.

Под действием атмосферного загрязнения происходит разрушение зданий и сооружений, памятников истории, архитектуры, культуры и искусства. Во многих промышленно развитых странах экономический ущерб от загрязнения окружающей среды составляет 3–5 % валового национального продукта.

Так, например, в США годовой материальный ущерб, обусловленный загрязнением атмосферы городов, оценивается в 24 млрд долларов.

Загрязнение атмосферного воздуха, кроме локальных эффектов, является причиной последствий глобального масштаба. Кислотные дожди, глобальное потепление, нарушение озонового слоя Земли вызваны загрязнением атмосферного воздуха.

Так наиболее известным газом, содержание которого в атмосфере резко изменялось за последние 150 лет, является диоксид углерода, он же углекислый газ, относящийся к парниковым газам, то есть газам, создающим в атмосфере условия, задерживающие инфракрасные лучи, в результате чего нагреваются поверхность Земли и нижний слой атмосферы. Количество диоксида углерода в атмосфере при современных темпах потребления ископаемого топлива удваивается каждые 23 года, что может привести к потеплению климата на 1°С к 2025 году и на 3°С к концу следующего столетия.

Другим газом в составе атмосферы, влияющим на парниковый эффект на нашей планете, является метан. Основной природной причиной образования метана является деятельность ряда бактерий, разлагающих углеводы на метан.

Это происходит, прежде всего, на болотах и в пищеварительном тракте животных.

Антропогенное образование метана происходит в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где вода и грязь изолируют останки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива.

На межправительственной мадридской конференции в 1995 году ООН провозгласила глобальное потепление научным фактом. Обеспокоенность мирового сообщества данной проблемой привела к разработке и принятию международной Конвенции по изменению климата. В декабре 1997 г.

в Киото (Япония) на конференции был подписан Протокол к Конвенции, установивший для государств – участников количественные обязательства по сокращению выбросов диоксида углерода.

Так, члены Европейского союза и Швейцария должны к 2012 годам снизить выбросы на 8 %, США – на 7 %, Япония – на 6 % относительно базового 1990 г.

Протокол предусматривает систему квот на выбросы тепличных газов. Поэтому переговоры по вопросу сокращения идут очень сложно.

Такие страны, как Индия и Китай, вносящие значительный вклад в загрязнение атмосферы тепличными газами, не подписали соглашение.

Джордж Буш отказался подписать Киотский протокол, при том что США выбрасывают углекислого газа в атмосферу втрое больше, чем все страны Западной Европы.

Основным препятствием на пути международного взаимодействия по вопросу предотвращения «парникового эффекта» является научная неопределенность. Поскольку многие видные ученые, например академик А.П.

Кроме того, подписание Киотского протокола влечет за собой серьезные экономические последствия – сворачивание загрязняющих производств и дорогостоящую модификацию очистных технологий.

Тем не менее, факт остается фактом – за последние сто лет среднегодовая температура поднялась более чем на полградуса. В докладе ООН под названием «Климатические изменения 2001: последствия, адаптация и уязвимость» предсказывается, что в течение нынешнего столетия средняя глобальная температура повысится на 5,8°С.

В последние десятилетия большое внимание ученых привлекают пространства в озоносфере с пониженным содержанием озона.

Известно, что озоновый слой находится на высоте от 10 до 50 км и защищает земную поверхность от солнечного излучения высокой энергии (УФ-лучей), избыток которой губителен для живых существ.

Общее количество озона в атмосфере невелико, тем не менее, это один из наиболее важных её компонентов. Благодаря озону ультрафиолетовая солнечная радиация в слое между 15 и 40 км над земной поверхностью ослабляется примерно в 7 000 раз.

Уменьшение «толщины» озонового слоя приводит к увеличению количества ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, и нарушению теплового баланса планеты. Избыток ультрафиолета губителен для живых существ.

Кроме того, уменьшение содержания в атмосфере озона и увеличение УФ-излучения может быть причиной катаракты глаз, ослабления иммунной системы человека, понижения эффективности вакцинации против инфекционных заболеваний.

Одной из главных причин истощения озонового слоя Земли является загрязнение атмосферы за счет выбросов в нее фреонов, которые широко применяются в быту в качестве хладоагентов, пенообразователей и растворителей в аэрозольных упаковках.

Эти газообразные вещества поднимаются, не разлагаясь, до высоты озонового слоя, где они подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Помимо фреонов, серьезным катализатором разложения озона являются оксиды азота. Продукты неполного сгорания органического топлива сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов также разрушают озоновый слой.

За счет них разрушается до 10 % озонового слоя атмосферы. Только один запуск космического корабля «Шаттл» приводит к разрушению примерно 10 млн т озона.

Широко известный ныне термин «кислотные дожди» появился в 1872 г., его ввел в практику английский инженер Роберт Смит, опубликовавший книгу «Воздух и дождь: начала химической климатологии». Наиболее глубоко научными исследованиями кислотных дождей стали заниматься только в конце 60-х годов XX века.

Известно, что при нормальном природном составе воздуха обычная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН = 5,5 … 5,6). Подкисленные атмосферные осадки (pH ниже 5,5) возникают из-за повышенного содержания в воздухе в первую очередь оксидов серы и оксидов азота, которые, взаимодействуя с парами воды, образуют соляную, азотную и серную кислоты.

Известен также “синдром кислотных частиц”, при котором наблюдается оседание твёрдых частиц сульфатов или нитратов в отсутствие влаги с дальнейшим их растворением в воде с образованием кислот.

В результате попадания кислотных дождей (или снега, тумана, града) в поверхностный слой почвы и водоемы развивается подкисление, что приводит к деградации экосистем, гибели отдельных видов рыб и других водных организмов, сказывается на плодородии почв, снижении прироста лесов и их усыхании. Так, проведенные в Европе исследования показывают, что в последние 10 лет скорость роста многих вечнозеленых растений замедлилась на 20–30 %.

Объясняется это тем, что значительная часть выбросов серы в таких промышленно развитых странах выпадает именно на их территории, а коренные породы, слагающие ложе озер в этих странах, обычно представлены гранитами, не способными нейтрализовать кислотные осадки, в отличие, например, от известняков, которые создают щелочную среду и препятствуют закислению. В итоге, только в Канаде из-за частых кислотных дождей уже стали мертвыми 4000 озер.

Наибольший ущерб от кислотных осадков наблюдается в лесах с глинистыми почвами, из которых кислые воды вымывают ионы алюминия, которые через корневую систему поступают в древесину и далее действуют как клеточные яды. В нормальных же условиях соединения алюминия практически нерастворимы и потому безвредны. По такой же схеме при подкислении среды начинается действие и других токсичных элементов, в том числе ртути и свинца.

Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии металлов и разрушения зданий. Установлено, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельских районах.

Другой пример неблагоприятного воздействия кислотных дождей может проявиться в том, что при заборе питьевой воды с повышенной кислотностью токсические материалы из труб могут растворяться в ней и неблагоприятно воздействовать на организм человека.

Еще одним серьезным следствием антропогенного загрязнения атмосферного воздуха является смог, представляющий собой ядовитую смесь дыма, тумана и пыли, вызывающую тяжелые последствия в организме живых существ.

Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-анжелесский тип).

Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях, таких как отсутствие ветра и температурная инверсия. Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха в интервале 300–400 м от поверхности земли вместо обычного понижения.

Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти.

5 декабря 1952 г. почти над всей Англией возникла и сохранялась несколько дней подряд зона высокого давления и безветрия, сопровождавшаяся частым для этих мест густым туманом. В результате в воздухе возникла температурная инверсия.

Смертность в Лондоне резко возросла в первый же день катастрофы, а по прошествии тумана она снизилась до обычного уровня.

Английские специалисты зафиксировали, что концентрация диоксида серы в те дни достигала значений выше 10 мг/м3, при предельно допустимой концентрации этого вещества в воздухе населённых мест 0,5 мг/м3.

Лос-анжелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. Впервые он был зафиксирован в 1944 г.

в Лос-Анджелесе, когда в результате большого скопления автомобилей была парализована жизнь всего города. В результате фотохимических реакций образуются соединения, например органические перекиси и нитриты, сильно раздражающие слизистые оболочки дыхательных путей и глаз и, вызывающие увядание и гибель растений.

Дата добавления: 2016-06-15; просмотров: 1262;

Источник: https://poznayka.org/s14309t1.html