Превращения вредных веществ в атмосфере

В атмосфере Земли продукты сгорания газа подвергаются физическим и химическим изменениям. Последствия загрязнения атмосферы условно разделяют на две группы: первичные и вторичные. Первичные последствия – это воздействие загрязнителей в их исходном виде. Вторичные последствия – результат последовательности химических реакций, приводящих к образованию новых, зачастую еще более опасных веществ. В качестве последствий загрязнения атмосферы обычно рассматриваются: парниковый эффект, кислотные дожди, смог и озоновые дыры.

Парниковый эффект вызывается в основном диоксидом углерода. Гипотеза парникового эффекта основана на представлениях о высокой чувствительности климата Земли к изменениям концентрации диоксида углерода в атмосфере. Повышение содержания диоксид углерода в атмосфере усиливает парниковый эффект и поэтому оказывает глобальное воздействие на климат Земли. В результате климат теплеет, происходит таяние ледников Гренландии и Антарктиды.

Сущность парникового эффекта: солнечная энергия достигает земной поверхности практически беспрепятственно (поскольку двуокись углерода прозрачна для видимого света), и поверхность Земли нагревается. Однако длинноволновое инфракрасное излучение, уходящее от Земли, задерживается и поглощается двуокисью углерода. В результате атмосфера разогревается. Помимо двуокиси углерода развитию парникового эффекта способствуют водяной пар и другие газы, такие как метан и фреоны. К настоящему времени сложился стереотип парникового эффекта и его влияния на глобальный климат, который состоит в следующем:

1. Происходит постоянное увеличение выбросов в атмосферу «парниковых газов», прежде всего диоксида углерода.

2. В результате выбросов в атмосферу на планете возросла и продолжает увеличиваться среднегодовая температура.

3. Последствия потепления климата для населения и экономики разных стран могут оказаться различными и иметь как отрицательные, так и положительные стороны.

В целом же последствия глобального потепления плохо предсказуемы. Мировым сообществом принимаются различные межгосударственные меры по сокращению выбросов парниковых газов в атмосферу Земли.

В последние годы появилась новая гипотеза, согласно которой потепление климата Земли является следствием не парникового эффекта, а следствием изменения интенсивности солнечного излучения. По этой гипотезе сейчас начался период уменьшения интенсивности солнечного излучения, минимум которого наступит через 40 – 60 лет. Следовательно, в ближайшие годы следует ожидать похолодания климата Земли. Поэтому действия Киотского протокола по спасению планеты от парникового эффекта следует отложить лет на 150.

Кислотные дожди – это результат присутствия в атмосфере оксидов серы и оксидов азота. В атмосфере двуокись серы окисляется до трехокиси, которая затем растворяется в капельках воды с образованием серной кислоты. Оксид азота окисляется до диоксида, который тоже растворяется в капельках воды с образованием азотной кислоты. Эти две кислоты, а также соли этих кислот и обусловливают выпадение кислотных дождей.

Кислотные дожди отрицательно воздействуют на растения, а также на рыб и на животных. Самый яркий пример этого воздействия – деградация лесов: замедление роста деревьев или даже их гибель. Сейчас площадь лесов, поврежденных кислотными дождями, исчисляется миллионами гектаров.

Большой вред кислотные дожди наносят сельскому хозяйству. В результате выпадения кислотных осадков часть посевов погибает, снижается продуктивность почв.

Кислотные дожди повреждают строительные растворы и камень, реагируя с кальцием и магнием, входящими в состав этих материалов. Особому риску подвергаются скульптуры. Строительные конструкции из железа и других металлов очень восприимчивы к коррозии, вызываемой кислотными дождями.

Смог(англ. smoke + fog) представляет собой смесь газов и аэрозольных частиц. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, углеводороды (олефины). Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при наличии в атмосфере высокой концентрации загрязнителей и устойчивой безветренной погоды. Солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического туманаоксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. 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.

Озоновыми дыраминазывают уменьшение толщины озонового слоя Земли. Озоновый слой – это слой атмосферы на высоте 20 – 25 км от поверхности Земли, отличающийся повышенной концентрацией озона. Озоновый слой отражает жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого на Земле. Глобальное загрязнение атмосферы фреонами, оксидами азота и другими веществами нарушает функционирование озонового слоя Земли. Рост воздействия ультрафиолетового излучения вызывает деградацию экосистем и генофонда флоры и фауны, снижает урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность Мирового океана. Ультрафиолетовые лучи вызывают рак кожи и одновременно подавляют иммунную систему, что приводит к возникновениюдругих заболеваний. Десятки миллионов жителей планеты полностью или частично потеряли зрение из-за катаракты – болезни, которая возникает в результате повышенной солнечной радиации.

Как уже отмечено выше в атмосфере оксид азота окисляется до диоксида и растворяется в капельках воды. При этом образуется азотная кислота, которая реагирует с минеральными частицами. В результате образуются нитраты – соли азотной кислоты, являющиеся удобрениями. Попадание их в водоемы способствует бурному развитию водорослей, содержание кислорода в воде уменьшается, и это может привести к гибели рыб. Время жизни (существования) диоксида азота в атмосфере составляет 4 – 8 дней.

Часть диоксида углерода растворяется в воде морей и океанов. Образовавшаяся угольная кислота взаимодействует с ионами кальция, образуя нерастворимый карбонат кальция, который оседает на дно. Часть диоксида углерода усваивается растениями в результате протекания реакций фотосинтеза в листьях. Тем не менее, содержание диоксида углерода в атмосфере Земли увеличивается.

В атмосфере оксид углерода окисляется до диоксида.

Углеводороды окисляются до конечных продуктов: воды и диоксида углерода.