1.3. Проблемы загрязнения атмосферы. Парниковый  эффект

                                                                    "Природа не признаёт шуток. Она всегда правдива, всегда
                                                                    серьёзная, всегда права. Ошибки же и заблуждения исходят от людей". Гете.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Люди не ценят, и берут то, что у них есть, то, что дает жизнь: воздух, воду, землю. Не думая о будущем своих детей, внуков, правнуков, они заботятся о том, чтобы им было удобнее и легче а жизни, не понимают, что за этим последует. Источники загрязнения бывают как природные, iek и антропо1снные... Но, по сравнению с природными источниками загрязнения, антропогенные приобретают глобальный характер.

Антропогенными проблемами загрязнения атмосферы являются: парниковый эффект, Кислотный дождь, фотохимический Смог и т.д.

В последнее десятилетие антропогенные факторы загрязнения атмосферы стали особа опасными, К основным источникам загрязнения относится: транспорт, промышленные предприятия, теплоэнергетика, с/х. и др.

Количества кислорода в атмосфере нашей планеты остаётся неизменным ног уже многие миллионы лет. Не представляет существенной угрозы и его расходование в настоящие время на сжигание значительного количества ископаемого топлива. А вот связанное с нашей деятельностью одновременное и, соответственно, столь же незначительное увеличение концентрации в воздухе углекислого газа - проблема более серьёзная, Ещё опаснее для нас и всего живого, проступание в атмосферу совсем уж ничтожных, по сравнению с её общим объемом, количеств токсичных веществ - продуктов пашей деятельности. Огромные объемы вредных веществ в атмосфере вызывают целый ряд неблагоприятных последствий.

1. Загрязнение  атмосферы.

1.1 Строение, состав атмосферы.

Атмосфера - газовая оболочка Земли, масса которой составляет 5,15*10 т. Главными составными частями атмосферы являются азот (78,08%), аргон (0,93%), диоксид углерода (0,03%), а остальные элементы находятся к весьма малых количествах: водород - 0,3*10 %, озон - 3,6*10 % и т,д. По химическому составу вся атмосфера Земли подразделяется на нижнюю ( до ТООкм^-гомосферу, имеющую состав, сходный с приземным воздухом, и верхнею - гетеросферу, неоднородного химического состава. Для верхней атмосферы характерны процессы диссоциации и ионизации газов, происходящие под влиянием излучения Солнца. В атмосфере кроме указанных газов присутствуют также различные аэрозоли - пылеватые или водяные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде. Они могут быть естественного происхождения (пыльные бури, лесные пожары, извержение вулканов и д.р.), а также техногенного (результат производительной деятельности человека). Атмосфера подразделяется на несколько сфер:

Тропосфера это нижняя часть атмосферы, в которой сосредоточено более 80% всей атмосферы. Ее высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих нисходящих) потоков воздуха, вызванные нагреванием земной поверхности. Поэтому она на экваторе простирается до высоты 16-18 км, в умеренных широтах до 10-11 км, а на полюсах 8 км. Отмечено закономерное понижение температуры воздуха с высотой - в среднем на 0,6С на каждые 100 м..

Стратосфера располагается выше тропосферы до высоты 50-55 км. Температура у ее верхней границы повышается, что связано с наличием здесь пояса озона.

Мезосфера - граница этого слоя располагается до высоты 80 км. Главная ее особенность — резкое понижение температуры (минус 75-90С) у её верхней границы. Здесь фиксируется серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов.

Ионосфера (термосфера) pacпoлагается до высоты 800км, и для нее характерно значительное повышение температуры (более 1000С), Под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы в ионизированном состоянии. С ионизацией связано свечение газов и возникновение полярных сияний. Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает реальную радиосвязь на Земле, Экзосфера - располагается выше 800 км. и простирается до 2000-3000 км. Здесь температура превышает 2000 С.  Скорость движения газов приближается к критической величине 11,2 км/с. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли корону, простирающуюся до высоты 20 тыс.км.

Роль атмосферы дли биосферы Земли огромна, так как она своими физико-химическими свойствами обеспечивает важнейшие жизненные процессы у растений и животных.

1.2. Загрязнения атмосферы

Загрязнени атмосферы - привнесения в атмосферу или образовани в ней фиэико-химических агентов и веществ, обусловленное как природными, так и антропогенными факторами.

Классификация по природе и происхождению основных веществ, загрязняющих атмосферу.        Таблица 1

По агрегатному состоянию все загрязняющие вещества подразделяются на твёрдые, жидкие и газообразные, причём последние составляют около 90% от общей массы выбрасываемых в атмосферу веществ. Значительную долю загрязнения атмосферного воздуха, особенно в городах и посёлках городского типа, вносит автотранспорт. Так, в атмосферный воздух Москвы ежегодно поступает 1290 тыс.т загрязняющих веществ, из них более 70% приходится на автотранспорт. В среднем на каждого жителя столицы приходится по 120 кг. различных загрязняющих компонентов.

Сравнительно недавно появились данные по загрязнению атмосферы над территорией России в сравнении с глобальными выбросами и отдельными западноевропейскими странами. Так, в 1990 г. в мире в атмосферу выбрасывалось более 400 мил. т. четырех главных загрязнителей.

                                                                                                                                                                               Таблица 3

Как видно Россия не является основным поставщиком этих веществ в атмосферу, её вклад составляет: по диоксиду серы - 12 % (США - 21%),оксида азота - около 6% (США - 20%) и т.д. Также у России намного ниже, чем в США и в Западной Европе, потоки загрязнителей на единицу площади и на одного жителя, в частности, по диоксиду серы на один километр в квадрате в России приходится 0,7 т., в ФРГ -10 и в Великобритании - 14,5 т. В то же время Эти показатели существенно выше на единицу валового национального продукта, что говорит о высокой ресурсоемкости, устаревшихтехнологиях, используемых в России, а также недостаточно широком применении очистительных установок и их низкой эффективности.

1.3. Проблемы загрязнения атмосферы. Парниковый эффект

Систематические наблюдения за диоксидам углерода в атмосфере показывают, что оно растёт. Известно, что в атмосфере, подобно стеклу в оранжереи, пропускает лучистую энергию Солнца с поверхности Земли, но задерживает инфракрасное (тепловое) излучение Земли и тем самым создаёт так называемый тепличный(парниковый) эффект.

Глобальное изменение климата тесно связаны с загрязнением атмосферы промышленными отходами и выхлопными газами. Влияние тепловой цивилизации на климат Земли - реальность, последствия которой ощущаются уже сейчас. Глобальное потепление атмосферы связано с повышением содержания в ней углекислого газа из-за вырубки лесов, поглощающих его, и сжиганием такого топлива, как уголь и бензин, при котором происходит выброс этого газа в атмосферу.

Глобальное потепление способствует раннему таяния снега, в результате чего возрастает поглощение почвой солнечной энергии, которая испаряет в ней влагу, соседствуя засухе. Кроме того, тепловые, насыщенные влагой воздушные массы сдвигаются в северном направлении, в результате чего выпадает меньше дождей.

Первые заключения учёных о неизбежности антропогенного изменения климата привлекло внимания правительственных организаций в нашей стране. Ещё в 1961г. коллегия Госкомгидрометслужбы признала возможность потепления и решила организовать систематические исследования влияния хозяйственной деятельности на глобальный климат.Основными источникам CO₂ антропогенного происхождения является сжигания ископаемого топлива (уголь, нефть, газ и др.) - ежегодна более 9 млл. т. условного топлива. Во всём мире в конце 80-х годов выбрасывалось в атмосферу около 8 млрд. т. диоксида углерода, что составило 1т. на каждого жителя планеты. Интересны показатели его выброса по определенным странам.

                                                                                                                           Таблица 4

С начала нынешнего века увеличение выбросов СО2 в атмосферу составляло ежегодно 4-5%. По оценкам экспертов Юнеско, выбросы ССЬ в атмосферу в Северной Америке в 6 раз больше, чем в Африке и в 9 раз больше, чем в юго-восточной Азии.

В последнее десятилетие стало отмечается постепенное возрастания в атмосфере содержания метана (в среднем около 1% в год), Это связано как с природными факторами (болота), так и с антропогенными причинами (сжигание биомассы, рисовые поля, крупный рогатый скот и пр.) Наибольшее количества метана выделяют крупный рогатый скот (74% от всех видов животных) и овцы, козы (13%); поэтому в ряде зарубежных стран осуществляется работы по снижению интенсивного ведения домашним скатом метана с помощью применения ингибиторов. Значительное количество метана поставляет горное производство: ежегодно на угольных месторождениях мира в шахтах выбрасывается от 34 до 46*10 в шестых т. метана. Поэтому для предотвращения негативного экологического воздействия выбросов метана на среду планируется сокращение его выбросов до 30 мил. т. пород, а также работы по утилизации колтируемого

Увеличение содержания в атмосфере оксида азота (примерно 0,3% ежедневно) объясняется в основном возрастанием производства и применения азотных удобрений в сельском хозяйстве. Фреоны (или хлорфторуглероды) широко применяются в промышленном производстве и их выбросы в мире достигают 1,4 мил. т. (при ежегодном росте 4%).

В этой таблице вино, что по сравнению с углеродным газом отмечается довольно быстрый рост содержания метана, и фреонов, способствующих формированию парникового эффекта. Причем в течении предстоящих десятилетий существенный вклад будет вносить метан, тогда как влияние долгоживущих (оксида азота и фреонов) появится на продолжении более продолжительного интервала времени.

По данным Г.С. Голицина (1990), за период с 1880 по 1980 гг. вклад арниковых газов в глобальное потепление климата составили: диоксида азота-66%, метана-18%, фреонов-8%, оксида азота-3% и остальных газов-5%. Однако, увеличение концентрации перечисленных газов по разному влияет на величину парникового эффекта, что определяется особенностями лощен самой молекулы газа. Так, вычисленное воздействие на 1 молекулу воздуха на парниковый эффект в 25 раз интенсивнее, чем в случае с СО2, в молекуле фреона эффективнее в 11000 раз. Отмеченные обстоятельства играют существенную роль в глобальном потеплении климата, в связи с ростом концентраций метана и фреонов в атмосфере земли.

Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере привело к тому, что по сравнению с доиндустриальным периодом (конец девятнадцатого столетия) средняя глобальная температура воздуха повысилась на 0,5-0,6 градуса. К началу 2000 г. это повышение достигло уже 1,2 градуса, а к 2025 г. может достигнуть 2,2-2,5 градуса. Парниковый эффект для биосферы земли имеет как отрицательные, так и положительные экологические последствия.

Отрицательные последствия парникового эффекта.
Среди приоритетных глобальных проблем особо выделяется повышение уровня Мирового океана в условиях потепления климата нашей планеты. Основные причины: таяние материковых и горных ледников, морских льдов, >тепловое расширение океана и т.д.. Поэтому во многих странах проводятся работы по моделированию экологических последствий повышение уровня моря достигает примерно 25 см. за 100 лет. При значительном повышение температуры воздуха (более 1,5-2 градуса), площадь горного оледенения,>площадь и толща морских льдов начнут интенсивно уменьшаться, что приведет к контрастному повышению уровня моря и океана (к концу 21 векаоно составит 0,5-2 м.). Все это приведет к возникновению сложных >экологических и социально-экономических проблем: заполнение приморских равнин, усиление абразионных процессов, ухудшение водоснабжения приморских городов, деградация мангровой растительности и так далее. Подсчитано, что подъем уровня океана на 1 м. вызовет затопление 20% территории Бангладеш и сельхозугодий Египта, пострадают многие крупные приморские города Китая, катастрофическим наводнениям подвергнется

Несмотря на малое количество, атмосферный озон играет исключительно важную роль в процессах радиационного переноса солнечной энергии. Он практически полностью поглощает ультрафиолетовую радиацию Солнца.

Поглощение озоном солнечной энергии определяет нагрев атмосферы на высотах 30-60 км., что, в свою очередь, через сложнейшие механизмы взаимодействия формирует сложившиеся в атмосфере Земли динамические и тепловые процессы, определяет в конечном счете особенности циркуляции атмосферы и специфику климата на нашей планете.

Активную роль в процессах образования и разрушения озона играют окислы азота, тяжелых металлов (меди, железа, марганца), хлор, фтор, бром. Общий баланс озона в стратосфере регулируется, поэтому сложным комплексом процессов. С учетом сложившегося в настоящее время газового состава стратосферы в порядке оценки можно говорить, что около 70% озона разрушается по азотному циклу, 17%-по кислородному, 10%-по водородному, около 2%-по хлорному и другим циклам и около 1,2% поступает в тропосферу. Важно отметить, что в этом балансе азот, хлор, кислород, водород и другие компоненты участвуют как бы в виде катализаторов, не меняют своего содержания, поэтому процессы, приводящие к их накоплению в стратосфере или удалению, существенно сказываются на содержании озона. В связи с этим попадание в верхние слои атмосферы даже относительно небольших количеств такого рода веществ может устойчиво и долгосрочно влиять на установившийся баланс, >связанный с образованием и разрушением озона, и привести к тем последствиям, о которых уже было сказано.

Истощение озонового слоя в атмосфере земли приводит к увеличению потока УФ-лучей на земную поверхность, что создает опасность для всего живого на нашей планете. По данным ВОЗ, уменьшение озона на 1% приводит к увеличению заболеваний людей раком кожи на 6%; значительно ослабляется иммунная система человека. Рост интенсивности ультрафиолетового излучения может привести к снижению урожайности сельскохозяйственных культур, к гибели фитопланктона в океане, к нарушению глобального баланса диоксида углерода и кислорода и т.д.

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ.
Кислотный дождь- имеет рН менее 5,6. Выпадение кислотных дождей связано с антропогенным загрязнением атмосферы выбросами диоксида серы и оксидов азота (ежегодно в мире- более 255 млн. т.) (при сжигании любого ископаемого топлива: уголь, мазут, горючий сланец, автотранспорт). От этого в различных регионах мира погибают леса на площади более 31 млн. га. Так, на территории Германии кислотными дождями повреждено около 35% площади лесных массивов страны, а в Канаде уже погибли старейшие леса (возраст до 300 лет) из бальзамической ели. Кислотные выпадения привели к ухудшению состояния и гибели горных лесов из красной ели в северных Аппалачах. Все это резко снизило прирост лесов и ухудшило естественное лесовозобновление. Отмечены случаи поражения лесов и внашей стране. Значительно снижается под воздействием кислотных дождей >урожайность некоторых с/х культур (хлопчатника, томатов, винограда, цитрусовых и др.) в среднем на 20-30%

От кислотных осадков пострадали особенно озерные водоемы в Канаде, Норвегии, Швеции, Финляндии, США и др. Так, в Швеции около 15000 озер повреждены воздушными загрязнениями, причем в 1800 озерах полностью утрачены признаки жизни. В Канаде закислены более 14000 озер, в Норвегии из 5000 обследованных озер в 1750 исчезла рыба и т.д. Пострадали от кислотных выпадений также озера нашей страны. Например, на территории Карелии в результате выпадения кислотных дождей (с рН менее 4,7) отмечены частые случаи закисления многих озер, что вызвало сокращение запасов лососевых и сиговых рыб. Во многих озерных экосистемах увеличение кислотности вод, т.е. понижение величины рН, приводит к деградации популяций видов рыб и других обитателей. И в конечном счете бурное развитие белого мха свидетельствует о том, что данный водоем стал биологически мертвым.

Кислотные дожди, как уже отмечалось выше, отрицательно воздействуют на почвы, в частности при увеличении рН менее. 5,0 начинается прогрессивное уменьшение их плодородия, а при рН, равным 3,0, почвы становятся практически бесплодными. Уменьшение их плодородия, а при рН, равным 3,0, почвы становятся практически бесплодными. Наибольшей >опасности закисления подвержены подзолистые почвы таежной зоны. Повышенная кислотность ускоряет коррозию металлических конструкций зданий, мостов, плотин и др., а также наносит серьезный ущерб памятникам архитектуры (Колизей в Риме, собор Св.Марка в Венеции, храмы и усыпальницы в Японии и др.) Поэтому многие европейские страны США, Канада, Япония и др. подписали Международное соглашение по борьбе с кислотными дождями, предусматривающее сокращение выбросов серы к 1993 году на 30% (Вронский, 1991).

ФОТОХИМИЧЕСКИЙ 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 сопровождается инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При положительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул   диоксида   азота   с   образованием   оксида   азота   и   атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит.Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расширяются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнение количества озона.

Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакции олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты, 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

1.4  Выбросы  автотранспортом.

Автомобиль - не роскошь, а средство передвижения. Это известно всем. Но то, что машины из блага цивилизации может превращаться в ее бич, человечество стало понимать сравнительно недавно. Чем больше машин выходит на улицы, тем труднее горожанам мирно сосуществовать с их стальным гудящим и гадящим потоком. В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержатся окись углерода, окись азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен, телиеылые металлы. Окись углерода попадая в кровь, так действует на красные кровяные шарики- эритроциты, что они теряют способность транспортировать кислород. В результате наступает кислородное голодание, что прежде всего сказывается на центральнойнервной системе. Когда мы вдыхаем окислы азота, они в дыхательных путях соединяются с водой и образуют азотную и азотистую кислоту. В результате возникают не только раздражения слизистых, но и весьма тяжёлые заболевания. Считается, что окислы азота в 10 раз опаснее для организма, чем окись углерода.

Типичным представителем концентрогенных веществ, т.е. веществ, способствующих возникновению раковых опухолей, является бенз(а)пирен. Достаточно сказать, что учёные уже обнаружили в этих газах около 200 компонентов. Именно, в развитии автотранспорта и, стало быть, во всё большем засорении городского воздуха автомобильными газами многие учёные видят главную причину увеличения смертности от рака лёгких. Частота этого заболевания в городе намного выше чем в сельской местности.

В настоящие время' в мире насчитывается 800 млн. автомобилей, в том числе 80 мил. грузовых и примерно 1 мил. городских автобусов.

Общая противоположность автомобильных дорог во всём мире составляет более 18,3 мил. км. (458 экваторов); 10,9 мил. км. приходится на дороги с твёрдыми покрытиями. Подобно тому как мельчайшие кровеносные сосуды пронизывают всё тело, так и дороги приходят в самые отдаленные уголки планеты.

Противоречия, из которых "соткан" автомобиль, пожалуй, ни в чём не выявляются так резко, как в деле защиты природы, с одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой - отравляет её в самом прямом смысле слова. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4т. кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг. оксида углерода, около 40 кг окислов азота и почти 200 кг различных углеродов. Если помножить эти цифры на 800 млн. ед. мирового потока автомобилей, можно представить себе степень угрозы, таящейся в чрезмерной автомобилизации.

Увеличения количества взвешенной в воздухе и осевшей на поверхности пыли объясняется также повышенным износом асфальтового покрытия автомобильных дорог вследствие применения ошипованных шин.

В городах России число автомобилей растет так быстро, что при достаточной инсоляции в атмосфере наших городов могут иметь место такие же процессы, как и в городах других стран.

Неумелое поведения водителя за рулём ( неправильный выбор скоростей движения, резкие разгоняя и торможения повышение установленной скорости), а так же самостоятельная регулировка (увеличение частоты вращения на холостом ходу) и нарушение инструкций по эксплуатации автомобиля нередко приводит к увеличению загрязнения окружающей среды, снижая эффективность усилий целях конструкторских конспектов. Поэтому разъяснительная работа среды водителей автомобилей в этом направлении очень важна.

Газ вместо бензина.
В последние десятилетие в нашей стране осуществляется крупные мероприятия по переводу автомобильного транспорта на природный газ. Это позволяет повысить чистоту воздушного бассейна в городах и районах, где работают автомобили, заправленные газом, а также высвободить для нужд народного хозяйства немало дефицитного жидкого топлива. На ближайшие годы намечено значительно расширить производство автомобилей, работающих на сжатом и сжиженном газе.

Электромобиль.
В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным перевод автомобилей на электротягу, особенно в крупных городах. Предлагается, использовать существующие типы источников тока с определенным их усовершенствованием, экономически и технически конкурентоспособные с обычными автомобилями. Последующие этапы развития электромобилей связывают с их серийным и массовым производством и постепенным увеличением их доли в автомобильном  транспорте. Оценки показывают, что в 2025 году электромобили могут составить 15% от общего числа автомобилей мира.

2. 3агрызнение атмосферы автомобильным транспортом на территории с.Осиновка.

Цель работы:  Изучить влияние автотранспорта на окружающую среду с.Осиновки, и провести расчёты выбросов атмосферу и почву. Показать роль автотранспорта в загрязнение окружающей среды.