3. Атмосфера: назначение, состав, пути загрязнения, характеристика основных загрязнителей, критерии оценки качества воздушной среды

Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично земную кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.

Толщина атмосферы — примерно 120 км от поверхности Земли.

Химический состав

Атмосфера Земли возникла в результате выделения газов при вулканических извержениях. С появлением океанов и биосферы она формировалась и за счёт газообмена с водой, растениями, животными и продуктами их разложения в почвах и болотах.

В настоящее время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения).

Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H2O) и углекислого газа (CO2).

Состав сухого воздуха[1][2]Газ Содержание

по объёму, % Содержание

по массе, %

Азот 78,084 75,50

Кислород 20,946 23,10

Аргон 0,932 1,286

Вода 0,5-4 —

Углекислый газ 0,0387 0,059

Неон 1,818·10−3 1,3·10−3

Гелий 4,6·10−4 7,2·10−5

Метан 1,7·10−4 —

Криптон 1,14·10−4 2,9·10−4

Водород 5·10−5 7,6·10−5

Ксенон 8,7·10−6 —

Закись азота 5·10−5 7,7·10−5

Кроме указанных в таблице[2] газов, в атмосфере содержатся SO2, NH3, СО, озон, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I2, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

Сегодня наша атмосфера на 78,1% состоит из азота, на 21% из кислорода, на 0,9% из аргона, на 0,04% из диоксида углерода. Совсем малые доли по сравнению с основными газами составляют неон, гелий, метан, криптон.

Атмосфера Земли состоит из четырех слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера (термосфера). Такое деление на слои принято исходя и из данных об изменении температуры с высотой. Самый нижний слой, где температура воздуха падает с высотой, назвали тропосферой. Слой над тропосферой, где падение температуры прекращается, сменяется изотермией и, наконец, температура начинает повышаться, назвали стратосферой. Слой над стратосферой, в котором температура снова стремительно падает – это мезосфера. И, наконец, тот слой, где снова начинается рост температуры, назвали ионосферой или термосферой.

Атмосферный воздух всегда содержит некоторое количество примесей, которые поступают от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят пыль растительного, вулканического, космического происхождения, возникающую при эрозии почв, частицы морской соли; туман; дым и газ от лесных и степных пожаров; газы вулканического происхождения; различные продукты растительного и животного происхождения, другие источники.

Естественные источники загрязнений бывают распределенными (выпадение космической пыли), локальными (лесные пожары, извержения вулканов). Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Основные антропогенные загрязнения атмосферного воздуха создают автотранспорт, теплоэнергетика и ряд отраслей промышленности.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода, диоксид серы, оксид азота, углеводороды, пыль и другие токсические вещества, содержащие пары плавиковой, серной, хромовой, минеральных кислот, органические растворители и т. д.; таким образом, каждой отрасли промышленности присущ характерный состав и масса веществ, поступающих в атмосферу, что определяется составом веществ, применяемых в технологических процессах, и экологическим совершенством этих процессов.

К последствиям загрязнений атмосферного воздуха относят: кислотные дожди, источниками которых служат газы, содержащие серу и азот. Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Источниками поступления соединений серы и азота в атмосферу являются естественные (вулканическая деятельность, почвенная эмиссия и т. п.) и антропогенные (ТЭС, промышленность и т. п.). Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу в виде туманов и паров промышленных предприятий и автотранспорта. Кислотные дожди оказывают прямое воздействие на металлоконструкции, здания, памятники, а также опасны при попадании в водоемы и почву, приводя к уменьшению рН, что увеличивает содержание металлов и их соединений в организме человека, животных и растительных организмах.

Смог – в атмосфере в солнечную погоду необходимое наличие оксида азота, углеводорода, которые выбрасывают в атмосферу автотранспорт и промышленные предприятия. Воздействие смогов на человека и растительность заключается в повреждении растительности, раздражении глаз у человека и животных, обострении респираторных заболеваний у человека и т. п.