Последствия загрязнения и нарушения газового баланса атмосферы

План

1.Атмосфера, её значение и состав

2. Загрязнения атмосферы

3. Меры по охране атмосферы

1.Атмосфера – воздушная оболочка, окружающая землю и вращающаяся вместе с ней.

Химический состав воздуха атмосферы (объемные %):

-Азот – 78,08;

-Кислород – 20,9

-Аргон – 0,93;

-Вода –0,001.

А также: неон, гелий, ксенон, радон, метан и др.

Строение атмосферы:

- 0 –12 км – тропосфера, содержит 80% всей массы воздуха, основное количество водяных паров, определяет климат и погоду,

- 12 – 50 км – стратосфера, содержит достаточно большую массу воздуха + озоновый слой в интервале 20-30 км.

- 50 – 80 км – мезосфера, в ней воздух сильно разряжен.

- 80 – 400 км – ионосфера, газы в ней находятся в ионизированном состоянии, между ионами идут химические реакции (с участием ионизирующего излучения).

- До 1500 – 3000км – экзосфера лишь отдельные молекулы, ионы и атомы газов

Значение атмосферы для биосферы:

1. Является источником жизненно важных для живых организмов: кислорода, углекислого газа, водяных паров.

2.Регулирует количество солнечного и космического излучения, попадающего на поверхность земли:

– существенно понижает суточные перепады температуры;

– озоновый слой и ионосфера защищают поверхность земли от избыточного жесткого и УФ излучений.

3.Защищает поверхность земли от метеоритов, других мелких космических объектов;

4.Является основным климатообразующим фактором и средой обитания многих живых организмов.

Среди слагаемых современного экологического кризиса наибольший вес имеют 5 компонентов:

– кислотные дожди;

– парниковый эффект;

– озоновые дыры;

– загрязнение планеты особо токсичными веществами;

– радиоактивное загрязнение.

Все эти компоненты оказывают комплексное влияние на биосферу в целом, но первые 3 возникают исключительно в результате загрязнения атмосферы (первоначально), а два других слагаемых – также распространяются на атмосферную часть биосферы.

2.Большая часть техногенных выбросов в атмосферу – нетоксичные углекислый газ и вода, хотя с СО₂ связаны другие экологические проблемы, не связанные с токсичностью. В атмосферу выбрасываются десятки тысяч различных веществ, однако наиболее распространенные (многотоннажные) немногочисленны. Их делят на 5 групп:

Основные загрязнители атмосферы:

1.ТЭС

2.Автотранспорт

3.промышленность (металлургия и др.)

В среднем в топливной теплоэнергетике на 1 т условного топлива выбрасывается ~ 150 кг загрязнителей (кроме того присутствует тепловое загрязнение окружающей среды).

Загрязнители атмосферы №2 (1?) – ДВС – автомобильный транспорт.

Один из основных (после ТЭС) источников загрязнения атмосферы (50% загрязнений в воздухе капиталистических стран исходит от автомобилей). Число ДВС в мире давно превысило 1 млрд., из них 670 млн. – автомобили, остальное – другие виды транспорта, сельхозмашины, военная техника, малая моторная техника, стационарные ДВС. 80% автомобилей составляют легковые автомобили.

Из ~ 3,3 млрд. т нефти, добываемой сейчас в мире, ~ 1,5 млрд. т (45%) используется всеми видами транспорта, в том числе ~ 1,2 млрд. т – легковыми автомобилями.

Было время, когда регулировщик в Лондоне за день получал дозу вредных веществ, эквивалентную 100 выкуренным сигаретам.

Обмен веществ «среднего» легкового автомобиля с карбюраторным двигателем, при расходе горючего 8л на 100 км включает:

– сжигание 1 кг бензина, что требует потребления 13,5 кг воздуха;

– выброс 14,5 кг отработанных веществ (соответствующий выброс дизельного двигателя несколько меньше).

Выхлоп ДВС содержит более 170 вредных компонентов, из которых 160 – углеводороды. Общая масса загрязнителей – 270г на 1 кг сжигаемого бензина (340 млн. т выбрасывают все легковые автомобили мира, грузовые автомобили, автобусы – доводят количество выбросов до 400 млн. т).

Кроме этого:

– 1 автомобиль дает за 1 год ~10 кг резиновой пыли;

– окружающую среду загрязняют утечки горючего, масла;

– образуется металлическая и асфальтовая пыль;

– при сжигании этилированных бензинов в атмосферу выбрасывается синец, так как в качестве антидетонатора в них используется тетраэтилсвинец.

Наибольшая загрязненность атмосферы приурочена к индустриальным регионам. Около 90% выбросов приходятся на 10% территории суши и сосредоточены в основном в Северной Америке, Европе и Восточной Азии. Это крупные промышленные города, сопровождаемые такими явлениями как пылевые купола, смог. В России это Норильск (2300 тыс.т./ год), Магнитогорск (770), Липецк (640), Череповец (600), Новокузнецк (570), Нижний Тагил (550).

Россия в целом в настоящее время не является поставщиком вредных выбросов в атмосферу планеты, количество выбросов на одного жителя и на единицу площади значительно ниже, чем в США и Западной Европе. Зато значительно выше на единицу ВНП, что говорит об устаревших технологиях низкой эффективности средств очистки.

Вклад различных отраслей промышленности России в загрязнение атмосферы (1998):

– электроэнергетика –29,1%;

– цветная металлургия – 22%;

– черная металлургия –14,6%;

– нефтедобыча –9,3%;

– нефтепереработка – 5,1%;

– угольная –3,6%;

– машиностроение – 3,1%;

– стройматериалы – 2,7%;

– химическая – 2,6%;

– деревообработка – 2,4%;

– пищевая – 1,3%;

– атомная – 0,7%;

– легкая – 0,3%.

Нарушение озонового слоя атмосферы (озоновые дыры)

В 80-х годах появились первые сообщения о региональных снижениях содержания озона в стратосфере. В сезонно пульсирующей «озоновой дыре» над Антарктидой (площадью около 10 млн. км²) содержание озона упало на 50%

Позднее «блуждающие» озоновые дыры, меньшие по масштабам, обнаружены в Северном полушарии в местах устойчивых антициклонов – в Гренландии, Северной Канаде, Якутии. Средняя скорость глобального уменьшения содержания озона за период 1980-1995 гг оценивается в 0,5-0,7% в год.

Ослабление озонового экрана чрезвычайно опасно для всего живого на Земле, поэтому эти факты привлекли пристальное внимание ученых, экологов.

Среди гипотез, возможных причин нарушения озонового слоя выделяют:

– попадание в верхние слои техногенного хлора, фтора, хлорфторуглеродов (фреонов) – распадающихся под воздействием ультрафиолетового излучения. Хлор вызывает распад молекул озона, присоединяет атомарный кислород, конкурируя с реакцией O+O₂ > O₃ (природной реакцией создания и поддержания озонового слоя атмосферы);

– технические пути заноса активных разрушителей озона в стратосферу: ядерные взрывы в атмосфере, выбросы высотных сверхзвуковых самолетов, запуски ракет и кораблей многоразового использования (особенно вредны с этой точки зрения твердотопливные ускорители).

Однако не исключено, что часть наблюдаемого ослабления озонового экрана земли связана с вековыми колебаниями аэрохимических свойств атмосферы и независимыми изменениями климата. Один из факторов – выделение водорода в районах повышенной вулканической активности.

Парниковый эффект и изменения климата

С конца 19 века по настоящее время наблюдается повышение средней глобальной температуры атмосферы. За последние 50 лет средняя температура атмосферы повысилась на 0,6⁰С.

Это потепление в 20 веке относится к спонтанным вековым колебаниям средней температуры и не может быть целиком приписано влиянию человека. Однако это влияние возрастает, последнее десятилетие 20 века – самое теплое не только в столетии, но и во всем тысячелетии.

Ведущим фактором глобального потепления климата считают парниковый эффект – уменьшение спектральной прозрачности атмосферы для теплового излучения от поверхности земли, создаваемый в атмосфере парами воды и рядом газов: CO₂, CO, CH₄, NO_x, фреонами и другими – так называемыми парниковыми газами.

Несмотря на однозначно зафиксированное повышение содержания в атмосфере парниковых газов, повышение температуры намного меньше ожидаемого – расчетного (на настоящий момент). Это «противодействие» возможно обусловлено:

– снижением прозрачности атмосферы – снижением солнечной радиации, достигающей земли;

– высокой замкнутостью биосферного круговорота углерода, огромной буферной емкостью биосферы и океана по связыванию атмосферного СО₂.

Таким образом, реализация модельных расчетов потепления климата под воздействием выброса парниковых газов остаются возможными сценариями и предположениями, с вероятностью реализации оцениваемой в 60%

Однако опасность представляется реальной, поскольку фактическаие данные говорят о том, что круговорот углерода уже нарушен:

– на 7-8% увеличен планетарный обмен углерода за счет техногенных выбросов и выделений СО₂ из почвы (из карбонатов и при эрозии почвы);

– содержание СО₂ в атмосфере в последние десятилетия неуклонно увеличивается – буферные системы биосферы и океана не справляются с регулированием равновесия потоков СО₂.