Лекция №6 Жылыжай эффектісі туралы жалпы түсінік.

Лекция мақсаты мен міндеттері:Жылыжай эффектісі, жылыжай эффектісінің оң және теріс әсерлері, тұманды түтіндің пайда болуы, оның денсаулыққа әсері жөнінде білімдер қалыптастыру.

Лекция мазмұны:Атмосфераның құрамы мен жағдайы ғарышпен жер арасындағы сәуле, жылу алмасу процесіне әсер етеді. Күннен жерге немесе жерден ғарышқа қуат берілу процесі биосферадағы температураны белгілі бір деңгейде сақтайды, орташа алғанда +15°. Бұнда биосферадағы температура жағдайын сақтап тұруда Жерге жылу қуатын алып келетін күн радиакциясының рөлі жоғары. Осы процесс бірі-бірімен тығыз байланыста болады. Сондықтан Жердегі жылу балансының өзгеруі биосфераның орта температурасының ұлғаюына әкелуі мүмкін. Бұл жағдай антропогендік қосындылардың атмосферада соңғы жылдары көбеюіне байланысты болып отыр. Атмосферадағы газдар мен басқа қосындылардың көбеюінен, Жерден ғарышқа көтерілетін жылудың көлемі азаяды да, Жер бетінде қалып қояды. Ал бұл жағдай климаттың жылынуына әкеліп соғады. Бұл процесте көмірқышқыл газының рөлі өте зор. О бастан көмірқышқыл газының жердегі климат пен температураны қолдап тұратын концентрациясы 0,003 пайыздан аспаған ал кейінгі жылдары бұл газдың көлемі әр он жыл сайын 2 жылға ұлғайып отыр. Бұл жылдамдық соңғы жылдары тездетіп барады. Жер тұрғындары жылдан-жылға ормандардың көлемін азайтуда және отын жағуда.

Климаттың әр түрлі моделін жасап, зерттеу 2050 жылы жерде орташа температура 4,5°С дейін көтерілуі мүмкін. Жер шарының мұндай жылынуы мәңгілік мұздардың еруіне әкелетін болса, Әлемдік мұхиттың деңгейі 0,5-1,5м көтеріледі. Климаттың одан ары жылынуы 2100ж Әлемдік мұхиттың деңгейін 2метрге дейін көтереді. Ал бұл 5млн шаршы километр құрлықты су басып кетуіне әкелуі мүмкін. Ал бұл – барлық құрлықтың 3 пайызындай көлемі, жер шарындағы қолданбалы жердің 30 пайызындай көлемі. Парниктік эффектің Жер тұрғындарына алып келер зардабы ұшан теңіз. Сондықтан осы күрделі мәселелер жөнінде адамзат алдын ала тиімді шаралар қабылдамаса, жердегі өмір – тіршілікке үлкен қатер туындауы мүмкін.

Тұмша (ағылш. smog, smoke — түтін, fog — тұман) немесе смог — өнеркөсіп орталықтары мен ірі қалалардың қатты ластанған ауасы, құрамы түтін, тұман және шаңнан тұратын аэрозоль. . Түтін немесе көсіпорынның газ қалдықтары қосылған қалың тұман және шоғырлануы жоғары тозаңдар мен ащы газдардың бүркеніші (тұмансыз) болатын түрлері сараланады.

Смог өндірісі жақсы дамыған қалалардың атмосферасында отынды құрғақ айыру кезінде пайда болатын күйенің, күлдің ұсақ бөлшектерінен құралады; ал ылғалды атмосферада сұйық тамшы түрінде кездеседі. Ауа райы құрғақ, ыстық кезде смог сарғыш бүркеніш сияқты болып көрінеді. Атмосферада жиналған смог адамдардың денсаулығына өте қауіпті. Смогтың салдарынан тұрғындар арасында тыныс алу және қан айналысы органдарының аурулары көбейеді.^[2]

Смог-түтінді тұман.Смог сөзі ағылшынша «smoke» — түтін, «fog» — тұман деген сөздердің бірігуінен шыққан. Смог — түтіннен, тұманнан және шаң-тозаңнан тұратын аэрозоль, улы түтін. Мұндай смогтар үлкен қалалар мен өндіріс орталықтарында жиі болады. Алғашында, Смог ұғымы деп көп мөлшерде көмірді жаққанда пайда болатын түтін мен күкірт диоксиді қосылысын түсінетін. 1950 жылдары смогтың жаңа түрі жайлы сипаттама пайда болды. Ол — фотохимиялық смог болатын.

Рамы

Азот оксиді. Мысалы: азот диоксиді; тропосфералық (жерге жақын) озон; ауада ұшып жүрген органикалық қосылыстар. Мысалы, бензиннің, бояудың, еріткіш- тердің булары: азот қышқылдарының тотығы. Фотохимиялық смогты тудырушы басты фактор – автокөлік пен өндіріс ошақтарының улы газдары мен түтіндері. Жоғарыда аталған органикалық қосылыс- тар химиялық жағынан өте активті, тез қыш-қылдана алады. Сол себептен де фотохимия- лық смог қазіргі кезде экология үшін өте маң- ызды проблеманың бірі. Денсаулықтың қас жауы.

Смог» терминінің шығу тарихы.Алғаш рет 1905 жылы доктор Генри Антуан де Воның «Тұман және түтін (Fog and Smoke)» мақаласында «Smog» деген терминді қолданды. 1905 жылы 26-шілдеде лондондық Daily Graphic газеті жаңа терминнің пайда болғандығы жайлы және келесі күні доктор Генри Антуан де Воның қоғам үшін үлкен еңбек атқарғанын жазды. Доктор Во тілге тиек еткен түтін Лондон қаласында пайда болған тұманды түтін болатын.

Нью-Йорк қаласында орын алған смог

Смогтың түрлері.Құрғақ смог (лос-анджелестік смог) – күн радияциясының әсерінен қалдық газдарда болатын фотохимиялық реакцияның салдарынан пайда болатын смог. Тұмансыз, ауаның түсі көкшілдеу түске боялып, ауада улы газдар тарайды. Ылғалды смог (лондондық смог) – табиғи тұманның өндіріс орындарынан шыққан газдар мен түтіндерге араласуынан пайда бол-ған смог. Бұндай смог тұманды Лондонға тән. Радиациялық тұман – жердің беті радиациялық процесс бойынша салқындағанда тұман пайда болады. Оған қоса шықтың (шөптердің бетіндегі шық) бойындағы ылғалдылық бар болып, екеуі тұман түзеді. Ондай тұман жердің беткі қабатындағы жылы ауа массасын жоғарыға жібермей ұстап қалады. Ал ол дегеніміз өндіріс орталықтарында смог түзеді деген сөз.Тұманды түтінің пайда болуы.Смог үлкен қалалар мен индустриялық өндіріс орталықтарында кез-келген ауа-райы жағдайында пайда болады. Оған себеп — ауаның ластығы. Смог жаздың ыстық күндері, желсіз күндері қауіптірек болады. Өйткені ауаның жоғарғы қабаты қатты ысып кеткен-діктен ластанған ауаны жоғары жібермей ұстап қалады. Мұндай жағдай таудың тасасы мен сайлы аймақтарда орналасқан қалаларда жиі болады. Оған мысал ретінде Алматы қаласын атауға болады. Алматының ауасы қысы-жазы түтінді әрі тұманды болып тұрады. Бір рет пайда болған смог тезірек тарай қоймайды. Оның басты себебі — Алматының шетіндегі биік таулар мен қаладағы құмырсқадай қаптаған автокөліктер. Әлемдегі халқы көп қалалардың ішінде смогтан ең көп зардап шегетін қалалардың қатарына мыналарды жатқыза аламыз: Лондон, Лос-Анджелес, Мехико, Афины, Гонконг, Пекин және Москва. Гонконгтағы смогтан биік ғимараттардың басы көрінбейтіндей жағдайға жетеді. Мұндай жағдайлар Қытайдың өндірісті және халқы көп шоғарланған аймағында байқалады. Ресейде жыл сайын смогтың кесірінен 300 мың адам көз жұмады екен. Ал БҰҰ-ның деректері бойынша әлемде 1 млрд.-тан астам адам лас ауамен тыныс алса, жыл сайын 3 миллион адам ластанған ауаның кесірінен көз жұмады.Лондон қаласындағы смог мәселесі.Лондондағы түтінді тұман орта ғасырдан бері бар. 1273 жылы король Эдуард I көмірді жаққанда пайба болатын түтіннің көптігінен қалада көмір жағуға тыйым салды. XIX ғасырдың соңынан бастап Лондон мен смог айырылмастай болды. 1952 жылы 8-12 желтоқсан аралығында Лондон қаласындағы смогтың кесірнен 4000-нан астам адам қаза тапты. Ал одан кейінгі уақыттарда 8000-нан астам адам қаза табады. Алайда, үкімет бұл болған жағдайлардың жағылған көмір түтінімен тығыз байланысты екендігін мойындамады. 1952 жыл — Лондон тұрғындары үшін ең ауыр жыл болып саналады. 1956 жылы Лондонда «Таза ауа актісі (Clean Air Act)» шықты. Актіге сай қаладағы көмір отынын тұтынатын орындар мен үйлердің жылу жүйелері түтінсіз немесе түтіні аз отын көздеріне (газ, жанармай және, электр қуаты) ауыстырылды. 1968 жылы Лондондағы түтін шығаратын өндіріс орындарында ауа тазалығын реттейтін «Биік мұржа. Таза ауа актісі» іске асты. Нәтижесінде зауыттардың түтін шығаратын мұржалары биіктетілді. Осылайша қалаладағы таза ауа мәселесі шешім тапты. Қазіргі кезде Лондонда қоршаған ортаны қорғау саясаты жөнге келгендіктен, смог деген кесапат құрыған. Тек өткен кездің еншісін- дегі апат ретінде қалды.

Алматы қаласындағы смог.Алматыдағы ауаның ең жоғарғы дәрежеде ластануы 2007 жылы тіркелген. Ол жылы ауаға 185 мың тонна ауаны ластағыш заттар қосылған. Оның 161,3 мың тоннасы қаладағы автокөліктердің еншісіне тиеді. Ал автокөліктерді алып қарасақ, олардың басым бөлігі шет елдерден әкелінген «қоқыс» жеңіл автокөліктер болып табылады. Жеңіс автокөліктерден бөлініп шығатын зиянды газдар 161,3 мың тоннаның 78% құрайды. Ал қоғамдық көліктер 14%, жүк көліктері 8%. Шет елдерден әкелінетін көліктерге қатаң бақылау орнатылмаса, Алматыда іске қосыл- ғалы отырған метро ауа тазалығын жақсартуға көмектесе алуы өте қиындау. Тіпті, көліктерге қатысты енгізілген «Еуро-1» стандарты да ешқандай мәселені шешпеген сыңайлы. Қазірге кезде Еуропа «Еуро-5» стандартымен жұмыс істеуге көңіл бөлуде.

Смогтың денсаулыққа әсері.Үлкен қалаларда басты мәселеге айнал-ған смог балаларға, жасы ұлғайған адамдар- ға, және жүрек, тыныс алу жолдары ауруларымен ауыратын адамдар үшін өте қауіпті. Смог демікпеге, тыныс алудың қиындауы мен тоқтауына, бас ауруларына, тұмауға себеп болады. Сонымен қатар көздің, мұрынның және жұтқыншақтың мөлдір сұйық қабаттарының зақымдануын тудырады, иммунитетті әлсіретеді. Смог пайда болған кезде ауруханаға түсетіндердің саны артады, аурудан толық сауыққан адамдардың аурулары қайта қозады, тыныс алу жолдары ауруларымен және жүрек ауруларымен ауыратын науқастардың өлімі көбейеді.

Табиғи смог.Смог табиғи жолмен де пайда болады. Мысалы, жанартаулар атқылаған кезде ауаға көтерілетін күкіртті газ көбейіп, атмосферада смог түзіледі. Мұндай жанартаулық смогты ағылшынша Vog (Vulcan fog) деп атайды. Табиғи смог Индонезияда да орын алады. Онда өртке оранған орманнан шыққан смогқа ұқсас түтін Индонезиядан бөлек Тайландқа, Филиппинге, Сингапурға және Малайзияға жетеді.

Фотохимиялық тұмша. Атмосфера қабатында азот оксидтері, көмірсулар, озон, күннің радиациясының фотохимиялық реакцияға ұшырауы нәтижесінде пайда болатын улы түтін. Оның лондондық тұмшадан айырмашылығы автокөлік моторларынан шығатын газдар күндізгі жағдайда улы түтін түзуге бейім келеді. Фотохимиялық тұмша алғаш рет 1930 жылдары Лос-Анджелес қаласы үстінде есепке алынды. Одан соң бұл құбылыс Нью-Йорк, Токио, Сеул, Афин, т.б қалаларда байқалғаны тарихқа мәлім.

Қоршаған ортаның химиялық заттармен ластануын жіктеу кестесі. Химиялық ластану түрлері Табиғи ортаға тигізетін әсері Адамға тигізетін зардабы

Ауыр метал Автокөліктерден бөлінетін зиянды газдар Улы газдар адам өмірін бірнеше жылға қысқартады

Қышқыл жауындар Көмір қышқылының көбеюі, оттегінің азаюы Адам баласына зияны тиеді, сонымен қатар өсімдіктер мен жануарлар зардап шегеді

Радиация Химиялық улы заттардың ауаға жиналуы Адам баласы сәуле ауруына ұшырайды

Биологиялық, бактериалық жолмен ластану Биологиялық қару сыналған жер Қазақстанда Арал теңізі Адам биологиялық ластанудан оба, шума, алапес, т.б ауруларға шалдығады

Космосты игеруге байланысты қоршаған ортаға келетін зияндар Ракеталардың ұшырылуы, атом қаруларын сынау.

Фотохимиялық смог- азот оксидтерінің көмірсутектермен әрекеттесуінің өнімі. Жоғарыда айтып өткендей,азотдиоксиді күннің ультракүлгін сәулелерінің әсерінен азот оксидіне және оттегі атоммына ыдырайды.Олар көмірсутектермен оңай әрекеттеседі. Тізбекті ракция нәтижесінде азотасқын тотығы және органикалық қосылыстар түзіледі, ал олар біршама уытты заттар. Шығарылатын газдар құрамында азот оксидтері де, және көмірсутектер де болғандықтан, ең алдымен қайсы компонентке бақылау жасау қажет деген сұрақ туады.

Фотохимиялық смог пайда болуына әкелетін ракцияның жылдамдығы оның концентрациясына тура пропорционал емес. Двигательде түзілетін азот оксидтері салыстырмалы түрде уытты емес деугге болады,олар ультракүлгін жарықты сіңірмейді және фотохимиялық ракцияға түспейді. Бірақ олар ауада азот диоксидіне дейін оңай тотығады:

2NO +O₂ → 2NO₂

Бұл реакцияның жылдамдығы, негізінде, едәуір дәрежеде азот оксидінің конценнтрациясымен анықталады(жылдамдық тұрақтысы концентрациялар көбейтіндісіне [NO]² .[O₂] пропорционал). Шығарылатын газ ауаның артық мөлшерімен жанасатындықтан, тотығу жылдамдығы [NO]² шамасына тәуелді болады. Бұл ракция газдардың сыртқа шығарылуының әсіресе алғашқы сатыларына тән. Азот диоксидінің фотолизі нәтижесінде түзілген озон және отек атомдары көмірсутектермен, солардың ішінде ең алдымен қос байланысты көмірсутектермен ,ракцияға түсуі мүмкін. Мысалы бутен-2 озонмен әрекеттесуі:

СН₃СН=СНСН₃→СН₃СН(О^.СН(О₂^.)СН₈→СН₃С^.СН₃СНО (7.14)

Бос радикалдардың әрекеттесу қабілеті жоғары болғандықтан, олар оттегімен және озот оксидімен ары қарай ракцияға түсіп, уытты өнімдер түзеді.

Көмірсутектер осы ракцияның «жанар майы» болып табылады, сондықтан бір қарағанда ең алдымен солардың мөлшерін бақылау керек сияқты. Бірақ смогтың түзілуінің жылдамдығы азот оксидінің концентрациясына тәуелді және NO₂-нің уытты болуы, оксидтер мөлшерін бақылау қажеттігін тудырады.

Көмірсутектер аз концентрацияларда уытты емес, бірақ фотохимиялық смогтың түзілуіне қатысқандықтан, олардың мөлшерін қадағалау керек. Қанықпаған көмірсутектердің ракцияға түсуі қабілктті анағұрлым жоғары және олар келесі көрсетілген сатылар арқылы өзгеріске ұшырайды.

Оқытудың техникалық құралдары:интерактивті тақта, проекторсызба – кестелер, видео-, дыбыс аппаратурасы.

Оқытудың әдістері мен түрлері:баяндау, сұрақ – жауап, түсіндіру, кіріспе лекция

Деңгейлік тапсырмалар:

1деңгей. Фотохимиялық смог туралы жазыңыз.

2-деңгей. Табиғи смогты түсіндіріңіз.

3-деңгей. Жердегі жылу балансы жайлы көрсетіңіз.

ОБСӨЖ тапсырмалары:Атмосфераның химиялық компоненттері: азот оксидтері, күкірт диоксиді, көміртегі моноксиді, көміртегі диоксиді, метан.

СӨЖ тапсырмалары:Су ортасында жүретін биохимиялық процесстер.

Пайдаланылатын әдебиеттер:

1. Жұмаділлаева С., Баешов А., Жарменов А. Қоршаған орта химиясы. – Алматы, 1998.

2. Джумадуллаева С., Баешов А., Жарменов А., Мамырбекова А. Практикум по химии окружающей среды. Учебник. – Алматы, 2000.

3. Голдовская Л.Ф. «Химия окружающей среды ».М.: Мир, 2005.

4. Зилов Е.А. Химия окружающей среды.-Иркутск, 2006.