Атмосфера, ее стоение и состав

Как следует  из определения, ПДК_рз представляет собой норматив, ограничивающий воздействие вредного вещества на взрослую работоспособную часть населения в течение периода времени, установленного трудовым законодательством. Совершенно недопустимо сравнивать уровни загрязнения селитебной зоны с установленными ПДК_рз, а также говорить о ПДК в воздухе вообще, не уточняя, о каком нормативе идет речь.

Предельно допустимая концентрация максимально разовая (ПДК_мр) — концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, не вызывающая при вдыхании в течение 20 минут рефлекторных (в том числе, субсенсорных) реакций в организме человека .

 Соотношение  различных видов ПДК в воздухе  для некоторых веществ 

Понятие ПДК_мр используется при установлении научно-технических нормативов — предельно допустимых выбросов загрязняющих веществ. В результате рассеяния примесей в воздухе при неблагоприятных метеорологических условиях на границе санитарно-защитной зоны предприятия концентрация вредного вещества в любой момент времени не должна превышать ПДК_мр.

Предельно допустимая концентрация среднесуточная (ПДК_сс) — это концентрация вредного вещества в воздухе населенных мест, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного воздействия при неограниченно долгом (годы) вдыхании. Таким образом, ПДК_сс рассчитана на все группы населения и на неопределенно долгий период воздействия и, следовательно, является самым жестким санитарно-гигиеническим нормативом, устанавливающим концентрацию вредного вещества в воздушной среде. Именно величина ПДК_сс может выступать в качестве "эталона" для оценки благополучия воздушной среды в селитебной зоне. Но использование этого норматива в качестве единицы измерения (пять ПДК_сс по оксидам азота) — абсурдно!

Предложен ряд  комплексных показателей загрязнения  атмосферы (совместно несколькими  загрязняющими веществами); наиболее распространенным и рекомендованным  методической документацией Госкомэкологии, является комплексный индекс загрязнения атмосферы (ИЗА). Его рассчитывают как сумму нормированных по ПДК_сс и приведенных к концентрации диоксида серы средних содержаний различных веществ:

 
где Y_i — единичный индекс загрязнения для i-ого вещества; 
      q_cpi — средняя концентрация i-ого вещества; 
      ПДК_cсi — ПДК_сс для i-ого вещества; 
      c_i — безразмерная константа приведения степени вредности i-ого вещества к вредности диоксида серы,         зависящая от того, к какому классу опасности (см. ниже) принадлежит загрязняющее вещество.  

Для сопоставления  данных о загрязненности несколькими  веществами атмосферы разных городов  или районов города комплексные  индексы загрязнения атмосферы  должны быть рассчитаны для одинакового  количества (n) примесей. При составлении ежегодного списка городов с наибольшим уровнем загрязнения атмосферы для расчета комплексного индекса Y_n используют значения единичных индексов Y_i тех пяти веществ, у которых эти значения наибольшие .

В последнее  время растет число публикаций, описывающих  эффекты действия загрязняющих веществ  на биоту, в том числе атмосферных примесей на растительность. Так, установлено, что хвойные породы деревьев, лишайники чувствительнее прочих видов реагируют на присутствие в воздухе кислых газов, в первую очередь, сернистого ангидрида. Исследователи предлагают установить предельно допустимые концентрации для диких видов с тем, чтобы использовать эти нормативы при оценке ущерба и ограничении воздействия на особо охраняемые природные объекты. Однако широкое применение чувствительность растений нашла лишь в биологическом мониторинге; экологическое нормирование состояния атмосферного воздуха на практике фактически не реализовано.

Основные загрязнители атмосферы.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое  изменение его состава и свойств, негативно влияющих на здоровье человека и животных, состояние растений и  экосистем. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным). Естественное вызвано природными процессами. Сюда относятся вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др.; антропогенное – выбросы в атмосферу различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своему объему оно зачастую превосходит природное загрязнение.

По агрегатному  состоянию выбросы веществ в  атмосферу классифицируются на: газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид  углерода, углеводороды и др.); жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и  др.); твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители воздуха (поллютанты) образуются в процессе производственной и иной деятельности человека;  это диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы; на их долю приходится около 98% от общего объема выбросов вредных веществ в атмосферу. Помимо них, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ.

Тепловые электростанции. Котельные установки. В процессе сжигания твердого или жидкого топлива  в атмосферу выбрасывается дым, содержащий продукты полного (диоксид  углерода и пары воды) и неполного (оксиды углерода, серы, азота, углеводороды и др.) сгорания. При переводе установок  на жидкое топливо (мазут) снижаются  выбросы золы, но практически не уменьшаются выбросы оксидов  серы и азота. Наиболее чистым является газовое топливо, которое загрязняет атмосферный воздух в три раза меньше, чем мазут и в пять раз  меньше, чем уголь.

Черная и цветная  металлургия. При выплавке одной  тонны стали в атмосферу попадает 0,04 тонн твердых частиц, 0,03 тонн оксидов  серы и до 0,05 тонн оксида углерода. Заводы цветной металлургии сбрасывают в атмосферу соединения марганца, свинца, фосфора, мышьяка, пары ртути, парогазовые  смеси, состоящие из фенола, формальдегида, бензола, аммиака и других токсичных  веществ.

Химическое производство. Выбросы предприятий данной отрасли  невелики по объему (около 2% всех промышленных выбросов), тем не менее ввиду своей весьма высокой токсичности, разнообразия и концентрированности представляют значительную угрозу для всей биоты. Атмосферный воздух загрязняется оксидами серы, соединениями фтора, аммиаком, нитрозными газами (смесь оксидов азота), хлористыми соединениями, сероводородом, неорганической пылью и т. д.

Выбросы автотранспорта. В мире насчитывается несколько  сотен миллионов автомобилей, которые, сжигая огромное количество нефтепродуктов, существенно загрязняют атмосферный  воздух (особенно крупных городов). Выхлопные газы двигателей внутреннего  сгорания (в большей степени карбюраторных) содержат такие токсичные соединения, как бенз(а)пирен, альдегиды, оксиды азота и углерода и соединения свинца (в случае применения этилированного бензина). Правильная регулировка топливной системы автомобилей позволяет снизить количество вредных веществ в 1,5 раза, а специальные нейтрализаторы (каталитические дожигатели) –уменьшить токсичность выхлопных газов в 6 и более раз.

Интенсивное загрязнение  атмосферного воздуха происходит также  при добыче и переработке сырья  на нефте- и газоперерабатывающих заводах, при выбросе пыли и газов из подземных горных выработок, при сжигании мусора и горении пород в отвалах (терриконах) и т. д. В сельских районах очагами загрязнения атмосферного воздуха являются животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, распыление пести­цидов и т.д.

ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ  ИЗМЕНЕНИЯ ГАЗОВОГО СОСТАВА АТМОСФЕРЫ.

 Причины.

"Ежегодно под  пастбища вырубаются тропические  леса на территории, равной площади  Исландии, - в основном в бассейне  реки Амазонки (Бразилия). Это может  привести к сокращению количества  осадков, т.к. количество влаги,  испаряемой деревьями, сокращается.  Вырубка лесов способствует и  усилению парникового эффекта,  ведь растения поглощают углекислый газ".

 Так же в  атмосфере периодически то появляются, то исчезают озоновые дыры - дыры в озоновом экране. Многие ученые считают это явление естественным процессом развития географической оболочки Земли.

 Следствия.

 Вследствие промышленной  деятельности человека и природы  атмосфера Земли загрязняется различными веществами начиная от пыли и заканчивая сложными химическими соединениями. Итогом этого служит прежде всего глобальное потепление климата и разрушение озонового экрана планеты. "Малые изменения в химическом составе атмосферы кажутся незначительными для атмосферы в целом. Но следует напомнить, что редкие газы, входящие в состав атмосферы, могут оказать значительное влияние на климат и погоду".

 а) Озоновый  экран. Разрушение озонового экрана  происходит под действием фтор  содержащих компонентов, которые  содержаться в аэрозолях и  холодильниках. Попадая в атмосферу,  вступают в химическую реакцию  с озоном, разрушая его. Разрушение  озонового экрана ведет к неизбежной  гибели всего живого на планете  от ультрафиолетового излучения  Солнца 

 б) Потепление  климата. "Некоторые ученые, например, считают, что в последние годы  с возрастанием углекислого газа  изменился тепловой баланс атмосферы,  ибо Земля стала больше поглощать  инфракрасной радиации, уменьшился  уход тепла от Земли в космос, и повысилась средняя температура  природного слоя воздуха. Некоторые исследователи оценивают повышение температуры в 0,01(C в год. Это свидетельствует о тесной связи температуры Земли с химическим составом атмосферы". Повышение температуры ведет к потеплению климата, что ведет к таянию ледников Антарктики и Антарктиды, а как следствие повышение уровня мирового океана и затоплению прибрежных районов.

 Глобальное потепление  климата возможно в результате  парникового эффекта. "Вследствие  парникового эффекта произойдет  заметное смещение климатических  поясов. В результате некоторые  крупные регионы мира станут  теплее и суше, а другие - теплее  и влажнее".

Меры по предотвращению загрязнения и охране атмосферного воздуха

Основными путями снижения и полной ликвидации загрязнения  атмосферы служат: разработка и внедрение  очистных фильтров на предприятиях, использование  экологически безопасных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение городов и поселков.

Очистка промышленных отходов не только предохраняет атмосферу  от загрязнений, но и дает дополнительное сырье и прибыли предприятиям.

Один из способов предохранения атмосферы от загрязнения - переход на новые экологически безопасные источники энергии. Например, строительство электростанций, использующих энергию приливов и отливов, тепло  недр, применение гелиоустановок и  ветряных двигателей для получения  электроэнергии. В 1980-е годы перспективным  источником энергии считались атомные  электростанции (АЭС). После чернобыльской  катастрофы число сторонников широкого использования атомной энергии  уменьшилось. Эта авария показала, что  атомные электростанции требуют  повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик А. Л. Яншин, например, считает газ, которого в России в  перспективе можно добывать около 300 трлн кубометров.

Наиболее древнее  из локальных мер предотвращения загрязнений воздуха — заводская  труба. Высокие трубы увеличивают  пространство, на которое распространяются дым и газы, тем самым предотвращая их повышенную концентрацию в непосредственной близости от источника. Загрязнители как  бы разбавляются большими объемами чистого  воздуха. Кроме того, высокие трубы  могут выбрасывать дым выше уровня застоя воздуха, который служит непосредственной причиной смога, позволяя ветру уносить  его от города. Но при обилии предприятий  зоны действия их труб перекрываются и создается высокая концентрация загрязнителя на обширной территории всего промышленного комплекса.