Экология атмосферы Атмосфера – роль, строение, состав
Внешней геологической оболочкой нашей планеты является атмосфера. Атмосфера – воздушная оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Нижней границей атмосферы является поверхность Земли; верхняя граница условно проводится на высоте 1000 км, хотя атмосфера простирается и выше, но крайне разрежена. Общая масса атмосферы составляет около 5,2 · 10 18 кг.
Воздух – это смесь газов, в которой во взвешенной состоянии находятся жидкие и твердые частицы.
Химический состав воздуха:
Азот – 78 %,
Кислород – 20,96 %,
Аргон – 0,93 %,
Углекислый газ – 0,035 %.
Кроме этих газов в состав воздуха входят: криптон, ксенон, неон, гелий, водород, радон, метан, озон.
Воздух содержит пары воды, но их количество не постоянно и зависит от температуры воздуха и характера подстилающей поверхности.
В воздухе много твердых частиц, они являются ядрами конденсации дождевых капель, облаков и снежинок.
В тонком слое воздух бесцветен. Цвет неба изменяется в зависимости от интенсивности рассеивания солнечных лучей.
В вертикальном отношении атмосфера неоднородна (см. рисунок 3).
Основные функции атмосферы следующие:
регулирует климат Земли, предохраняя ее от чрезмерного охлаждения и нагревания;
в процессе большого (геологического) круговорота выполняет роль переносчика влаги;
является средой распространения света и звука;
служит источником кислородного дыхания, воспринимает газообразные продукты обмена веществ, оказывает влияние на теплообмен и другие функции живых организмов;
защищает Землю от метеоритов и ультрафиолетового излучения.
Рисунок 3. Вертикальное строение атмосферы
Источники и состав загрязнения атмосферы
Загрязнением атмосферы считается изменение ее состава в результате поступления газообразных, жидких и твердых примесей. За относительно чистый можно принимать такой воздух, в котором количество вредных примесей не превышает предельно допустимые концентрации (ПДК) и который не оказывает существенного отрицательного влияния на растительные и животные организмы.
В последнее десятилетие отмечается изменение газового состава атмосферы в связи с ростом концентрации некоторых ее компонентов и появлением новых загрязняющих веществ. Загрязнения бывают локальные и глобальные.
Локальные загрязнения связаны, главным образом, с городами и крупными промышленными районами; глобальное загрязнение распространяется на значительные расстояния от источника выброса и охватывает большие пространства. С локальными загрязнениями связано возникновение смога, с глобальными – усиление парникового эффекта, кислотные дожди и разрушение озонового слоя Земли.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются:
- природные (естественные) – естественные загрязнители минерального, растительного или микробиологического происхождения, к которым относятся извержения вулканов, лесные и степные пожары, пыль, пыльца растений, выделения животных и др.;
- искусственные (антропогенные), которые можно разделить на несколько групп:
а) бытовые – загрязнители, обусловленные сжиганием топлива в жилом секторе и переработкой бытовых отходов;
б) производственные – загрязнители, образующиеся как выбросы при технологических процессах, отоплении;
в) транспортные - загрязнители, образующиеся при работе автомобильного, железнодорожного, воздушного, морского и речного транспорта.
По составу антропогенные источники загрязнения атмосферы можно разделить на несколько групп:
механические загрязнители – пыль цементных заводов, дым от сгорания угля в котельных, топках и печах, сажа от сгорания нефти и мазута, истирающиеся автопокрышки и т.д.;
химические загрязнители – пылевидные или газообразные вещества, способные вступать в химические реакции;
радиоактивные загрязнители.
Источники и состав загрязнения атмосферы Беларуси и г. Могилева. В атмосферу Беларуси ежегодно выбрасывается около 1 млн т загрязняющих веществ (ЗВ), при этом примерно 75 % выбросов приходится на выбросы автотранспорта. Из выбросов стационарных источников 54 % связаны с сжиганием топлива, а 46 % - с технологическими процессами.
Вклад каждой области в загрязнение атмосферы представлен на рисунке 4. Около трети всех выбросов приходится на Минскую область, наименьшее количество ЗВ выбрасывается в Гродненской и Могилевской областях.
На рисунке 5 представлен состав выбросов в атмосферу Беларуси. Около 55 % составляют выбросы оксида углерода, которые связаны с сжиганием топлива на ТЭС и транспортом.
Общий объем выбросов не позволяет судить о качестве атмосферного воздуха, т.к. в атмосферу могут выбрасываться очень опасные вещества, но в небольшом количестве. Поэтому для оценки качества воздуха применяется показатель ИЗА – индекс загрязнения атмосферы, который учитывает не только объемы выбросов ЗВ, но и их класс опасности.
Рисунок 4. Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу по областям Беларуси
Рисунок 5. Состав выбросов в атмосферу Беларуси
ИЗА рассчитывается для 5 ЗВ – т.н. приоритетные примеси. В Могилеве такими примесями являются: формальдегид, фенол, аммиак, сероуглерод, оксиды азота. ИЗА в Могилеве постоянно снижается (см. рисунок 6).
Рисунок 6. Значения ИЗА для Могилева
Снижению ИЗА в Могилеве способствовало выполнение ряда природоохранных мероприятий, внедрение новых технологических процессов и энергосбережение. Например (за 2004-2005 гг.), котельные ТЭС в Могилеве переведены на природный газ, проводится реконструкция литейного производства на металлургическом заводе, ЗИВом приобретена новая очистная установка и т.д. Для города характерно загрязнение не столько основными, сколько специфическими примесями. Специфическими загрязнителями являются выбросы ЗИВа – сероуглерод и сероводород (Сг = 0,7 ПДК), продукты сгорания топлива – бенз(а)пирен (Сг = 0,8 ПДК). Наиболее загрязнен воздух на ул. Мовчанского, ул. Островского. Повышенный уровень загрязнения наблюдается на юго-западе города (ул. Челюскинцев), в районе ж/д вокзала и в центре.