Загрязнение атмосферы Земли

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской государственный технический университет»

(ФГБОУ ВПО “ТвГТУ”)

Кафедра Биотехнологии и химии

 

 

РЕФЕРАТ

по курсу «Концепции современного естествознания»

на тему «Экология. Загрязнение атмосферы Земли.»

 

 

Выполнила: студентка 1 курса

группы РСО 14 09

Антонова Е.А.

Принял: доцент кафедры

БТ и Х Демиденко Г.Н.

 

 

 

 

Тверь 2014

 

 

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………..…….....3

1.Общие сведения об атмосфере Земли ………………………….….………….4

1.1. Источники загрязнения атмосферы………………………………………....5

1.2. Химическое загрязнение атмосферы …………………. …………….……..9

1.3. Аэрозольное загрязнение атмосферы……………………………………...16 
1.4. Фотохимический туман (смог) ……………….……………………………17

2. Озоновый слой Земли……………………………………………………...…19

2.1. Загрязнение атмосферы выбросами транспорта………………………….19

2.2. Мероприятия по борьбе с выбросами автотранспорта…………………...21

3.Средства защиты атмосферы………………………………………………....24

3.1. Способы очистки газовых выбросов в атмосферу…………………….....25

Заключение…………………………………………………………………….....27

Список использованных источников………………………………………..…28

 

 

Введение

 

Целью моей работы является определение причин загрязнения атмосферы и поиск пути решения этой проблемы. Мне кажется, это очень актуальная тема современности, поскольку воздух - важнейшая составная часть среды обитания людей, он - основа жизни на земле, в том числе жизни человека.

Стремительный рост численности человечества  и  его  научно-технической

вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле. Человек может отказаться от приёма недоброкачественной пищи, не пить загрязнённую воду, но не дышать он не может. В городах воздух очень сильно загрязняют вредные выбросы промышленных предприятий. 
Существуют нормы ПДК (предельно допустимых концентраций) веществ в воздухе. За этим должны следить специальные органы (лаборатория загрязнения окружающей среды) и принимать какие-либо меры: от штрафа до закрытия предприятия. Своим рефератом я хочу рассказать о проблемах загрязнения воздуха, как бороться с ними. 
 

 

1. Общие сведения об атмосфере Земли

 

Атмосфера - газовая оболочка Земли, является средой обитания

наземных живых организмов (человека, животных и растений), поэтому ее

физическое состояние и происходящие процессы и явления оказывают

огромное влияние на земную жизнь и формирование условий среды.

Атмосферные явления также оказывают большое воздействие на

процессы, протекающие в других средах - воде, почве, и существенно

влияют на физические условия в них.

Атмосфера не имеет резко выраженной верхней границы. С высотой

плотность воздуха плавно уменьшается, и атмосфера постепенно

переходит в межпланетное пространство. В связи с этим высоту

атмосферы устанавливают весьма условно.

82

Масса всей атмосферы оценивается приближенно от 5,15 до

5,9×1015 т, что примерно в миллион раз меньше массы Земли. Почти вся

атмосфера сосредоточена в сравнительно тонком слое, прилегающем к

земной поверхности: примерно половины массы - в слое до 5 км, 75 % - в

слое до высоты 10 км и около 99 % - в слое до высоты 30 км.

Воздух представляет собой механическую смесь множества газов, в

которой во взвешенном состоянии находятся разнообразные жидкие и

твердые частицы (атмосферные аэрозоли). В нижних слоях атмосферы в

переменных количествах обязательно содержится водяной пар.

Содержание газов в воздухе принято выражать в процентах к объему

чистого и сухого воздуха. В составе воздуха у земной поверхности

основными газами являются молекулярный азот (N2) - 78,08 %, кислород

(O2) - 20,95 % и аргон (Ar) - 0,93 %. В сравнительно небольшом

количестве содержатся в воздухе углекислый газ (СO2) - 0,033 %. Многие

другие газы входят в состав воздуха в очень малых количествах (от

тысячных до миллионных и менее долей процента). Это, например, гелий

(Не), неон (Ne), криптон (Кr), ксенон (Хе), радон (Rn), водород (Н2), озон

(О3), метан (СH4), аммиак (NН3), перекись водорода (H2O2), оксиды азота

(NxOy), оксиды серы (SO2 и SO3), и др.

По своим физическим свойствам атмосфера очень неоднородна в

горизонтальном и особенно в вертикальном направлении. В частности,

изменяются такие физические свойства, как температура, влажность,

плотность, давление и состав воздуха, содержание в нем аэрозолей и др.

По вертикали атмосферу разделяют на ряд слоев, существенно

различающихся по тому или иному признаку: характеру изменения

температуры воздуха с высотой, степени ионизации воздуха, его составу,

взаимодействию атмосферы с земной поверхностью и др. Существует

несколько классификаций вертикального строения атмосферы. Разные

классификации используются в зависимости от конкретной цели.

Наиболее часто используют классификацию атмосферных слоев по

характеру изменения температуры с высотой. По этому признаку

атмосферу делят на пять основных слоев (сфер): тропосферу,

стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. [1].

 

1.1. Источники загрязнения атмосферы

К природным  источникам  загрязнения  относятся:  извержения  вулканов,

пыльные  бури,  лесные  пожары,  пыль  космического  происхождения,  частицы морской  соли,  продукты  растительного,  животного  и   микробиологического происхождения.  Уровень  такого  загрязнения  рассматривается   в   качестве фонового, который мало изменяется со временем.   Главный   природный   процесс   загрязнения   приземной   атмосферы   -  вулканическая  и  флюидная  активность  Земли  Крупные  извержения  вулканов приводят к  глобальному  и  долговременному  загрязнению  атмосферы,  о  чем свидетельствуют летописи и  современные  наблюдательные  данные  (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году).  Это  обусловлено  тем,  что  в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются  огромные  количества  газов, которые на большой высоте подхватываются  движущимися  с  высокой  скоростью

воздушными  потоками  и   быстро   разносятся   по   всему   земному   шару.

Продолжительность   загрязненного   состояния   атмосферы   после    крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

    Антропогенные   источники   загрязнения    обусловлены    хозяйственной

деятельностью человека. К ним следует отнести:

    1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 -  1960  гг.) содержание СО2 увеличилось на 18 %  (с 0,027 до 0,032%).  За  последние  три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли.  При  таких  темпах  к 2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.  

  2. Работа тепловых электростанций, когда при  сжигании  высокосернистых

углей в результате выделения сернистого газа и мазута  образуются  кислотные дожди.

    3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов  с  оксидами  азота  и газообразными фторуглеводородами из  аэрозолей,  которые  могут  привести  к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

    4. Производственная деятельность.

    5.  Загрязнение  взвешенными  частицами  (при  измельчении,  фасовке  и

загрузке,  от  котельных,  электростанций,  шахтных  стволов,  карьеров  при

сжигании мусора).

    6. Выбросы предприятиями различных газов.

    7. Сжигание топлива в факельных печах,  в  результате  чего  образуется

    8.  Сжигание  топлива  в  котлах  и  двигателях  транспортных  средств,

сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.

    9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

    10.  Вентиляционные  выбросы  с  чрезмерной  концентрацией   озона   из

помещений  с  установками  высоких  энергий  (ускорители,   ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в  рабочих  помещениях  0,1  мг/м3. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.

    При  процессах  сгорания  топлива  наиболее   интенсивное   загрязнение

приземного слоя  атмосферы  происходит  в  мегаполисах  и  крупных  городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в  них  автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других  энергетических  установок,  работающих  на угле,  мазуте,  дизельном  топливе,  природном   газе   и   бензине.   Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь  40- 50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения  атмосферы  являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская  авария)  и  испытания  ядерного  оружия  в

атмосфере. Это связано как  с  быстрым  разносом  радионуклидов  на  большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

    Высокая опасность химических и биохимических производств заключается  в потенциальной  возможности  аварийных  выбросов  в   атмосферу   чрезвычайно токсичных веществ,  а  также  микробов  и  вирусов,  которые  могут  вызвать эпидемии среди населения и животных.

    В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки  тысяч загрязняющих веществ  антропогенного  происхождения.  Ввиду  продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного  производства  появляются  новые химические   соединения,   в   том   числе   сильно   токсичные.    Главными антропогенными загрязнителями  атмосферного  воздуха  кроме  крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи  являются  сложные  органические,

хлорорганические  и  нитросоединения,  техногенные  радионуклиды,  вирусы  и микробы.  Наиболее  опасны  широко  распространенные  в  воздушном  бассейне России диоксин, бенз(а)пирен,  фенолы,  формальдегид,  сероуглерод.  Твердые взвешенные частицы представлены главным образом сажей,  кальцитом,  кварцем, гидрослюдой, каолинитом,  полевым  шпатом,  реже  сульфатами,  хлоридами.  В снеговой  пыли  специально  разработанными   методами   обнаружены   окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и  металлы  в

самородном виде.

    В Западной  Европе  приоритет  отдается  28  особо  опасным  химическим

элементам, соединениям и их группам. В группу  органических  веществ  входят

акрил,  нитрил,  бензол,  формальдегид,  стирол,  толуол,   винилхлорид,   а

неорганических - тяжелые металлы (As, Cd, Cr,  Pb,  Mn,  Hg,  Ni,  V),  газы

(угарный газ, сероводород,  оксиды  азота  и  серы,  радон,  озон),  асбест.

Преимущественно токсическое действие оказывают свинец,  кадмий.  Интенсивный неприятный запах  имеют  сероуглерод,  сероводород,  стирол,  тетрахлорэтан, толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется  на  большие расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха  входят  в  международный реестр потенциально токсичных химических веществ.

    Основные загрязнители воздуха жилых помещений - пыль  и  табачный  дым, угарный  и  углекислый  газы,  двуокись  азота,  радон  и  тяжелые  металлы, инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли  лекарств, микробы и бактерии. Японские исследователи показали, что бронхиальная  астма может быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних клещей.

    Для   атмосферы   характерна    чрезвычайно    высокая    динамичность,

обусловленная как  быстрым  перемещением  воздушных  масс  в  латеральном  и вертикальном  направлениях,  так  и   высокими   скоростями,   разнообразием протекающих  в  ней  физико-химических  реакций.  Атмосфера  рассматривается сейчас как огромный «химический котел», который находится  под  воздействием многочисленных и изменчивых  антропогенных  и  природных  факторов.  Газы  и аэрозоли, выбрасываемые в  атмосферу,  характеризуются  высокой  реакционной способностью.  Пыль  и  сажа,  возникающие  при  сгорании  топлива,   лесных пожарах, сорбируют  тяжелые  металлы  и  радионуклиды  и  при  осаждении  на поверхность могут загрязнить  обширные  территории,  проникнуть  в  организм

человека через органы дыхания.     Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах приземной атмосферы Европейской России свинца и  олова;  хрома,  кобальта  и никеля; стронция, фосфора,  скандия,  редких  земель  и  кальция;  бериллия, олова, ниобия, вольфрама и  молибдена;  лития,  бериллия  и  галлия;  бария, цинка, марганца  и  меди.  Высокие  концентрации  в  снеговой  пыли  тяжелых

металлов обусловлены как присутствием  их  минеральных  фаз, образовавшихся при сжигании угля, мазута и других видов  топлива,  так  и  сорбцией  сажей, глинистыми частицами газообразных соединений типа галогенидов олова.

    Время «жизни» газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в очень  широком диапазоне (от 1 - 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в основном от  их химической устойчивости размера (для аэрозолей)  и  присутствия  реакционно- способных компонентов (озон, пероксид водорода и др.).    

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень

сложной проблемой.  В  настоящее  время  ее  состояние  оценивается  главным образом  по  нормативному  подходу.  Величины  ПДК  токсических   химических веществ и  другие  нормативные  показатели  качества  воздуха  приведены  во многих справочниках и руководствах. В таком  руководстве  для  Европы  кроме токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное,  аллергенное  и другие  воздействия)  учитываются  их  распространенность  и  способность  к аккумуляции в организме человека и  пищевой  цепи.  Недостатки  нормативного подхода - ненадежность принятых значений  ПДК  и  других  показателей  из-за слабой  разработанности  их  эмпирической  наблюдательной  базы,  отсутствие