37

Введение

Известны четыре среды обитания: наземно-воздушная (атмосфера), водная (гидросфера), почвенная (эдафическая) и живые организмы. Данные методические указания касаются загрязнения атмосферы.

Настоящие методические указания предназначены для студентов технических вузов всех специальностей. Государственные образовательные стандарты предусматривают изучение курса «Экологии» и вопросов, связанных с охраной окружающей среды студентами всех специальностей. Освоению дисциплины отводится один семестр - лекционный и практический курс из 34 аудиторных часов. Методические указания позволят студентам наиболее эффективно изучить вопросы, касающиеся загрязнения атмосферы, а также вопросы защиты атмосферного воздуха, так как объем имеющихся учебников многократно превышает вышеуказанный курс.

Экологическое воспитание и решение вопросов охраны окружающей среды должно пронизывать процесс формирования специалиста лю­бого профиля. Гла­в­ное при этом, чтобы все специалисты, выпускаемые высшей шко­лой, вме­сте с основательными юридическими и практическими знаниями по­лучали высокий нравственный заряд и умение решать задачи охраны природы применительно к своей профессиональной области.

Среди проблем защиты окружающей среды наиболее актуальной про­блемой является охрана воздушного бассейна, так как загрязненный воз­дух является основным фактором, обусловливающим экологическую об­становку. Охрана воздушной среды от загрязнений промышленными выбросами является важнейшей социальной и общественной задачей, вхо­дящей в комплекс задач глобальной проблемы охраны природы и улучше­ния использования природных ресурсов.

Ежегодно в мире в атмосферный воздух поступает более 200 млн. т ок­сида углерода, до 150 млн. т диоксида серы (сернистого газа), свыше 50 млн. т оксида азота, более 50 млн. т различных углеводородов, более 250 млн. т мелкодисперсных аэрозолей и так далее. Известно, что загрязнение воздуха про­мышленными выбросами наносит значительный материальный ущерб на­родному хозяйству и приводит к увеличению заболеваемости населения. Под влиянием загрязненного атмосферного воздуха гибнут целые зеленые массивы. В Европе за счет заг­рязненного воздуха на 40 % сократились площади, занятые хвойными де­ревьями.

Атмосфера (от греч. atmoc - пар и сфера - шар) - газовая (воз­душная) оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Жизнь на Земле возможна, пока существует атмосфера. Все живые организ­мы используют воздух атмосферы для дыхания, атмосфера за­щищает от вредного воздействия космических лучей и губитель­ной для живых организмов температуры, холодного «дыхания» космоса.

1. Строение и состав атмосферы

Атмосферный воздух - это смесь газов, из которых состоит ат­мосфера Земли. Воздух не имеет запаха, прозрачен, его плотность 1,2928 г/л, растворимость в воде 29,18 см³/л, в жидком состоянии приобретает голубоватую окраску. Жизнь людей невозможна без воздуха, без воды и пищи, но если без пищи человек может про­жить несколько недель, без воды - несколько дней, то смерть от удушья наступает через 4-5 мин.

В настоящее время основными компонентами атмосферы являются азот, кислород, вода, аргон (таблица 1). Суммарная масса земной атмосфе­ры составляет 5,3-10¹⁸ кг.

Таблица 1- Средний газовый состав природной атмосферы (в сухом воздухе)

Основные газовые компоненты	В сухом воздухе			Во влажном воздухе
	% по объему	г∙м3	% по массе	% по объему	г∙м3	% по массе
Азот N2	78,09	895	75,54	75,65	867	74,08
Кислород O2	20,94	274	23,13	20,29	265	22,64
Вода Н2О	-	-	-	3,12	23	1,97
Аргон Аr	0,965	15,2	1,28	0,9	14,7	1,26
Итого: основные компоненты	99,96	-	99,95	99,96	-	99,95
Суммарное содержание прочих газовых компонентов 0,04-0,05 %

Компоненты атмосферы далеко не равномерно распределены в ней. Спе­циалисты, изучающие атмосферу, выделяют в ней несколько зон, распола­гающихся на различных высотах от Земли в зависимости от их температуры. Около 95 % массы воздуха приходится на внутренний слой - тро­посферу, простирающуюся вверх над поверхностью Земли примерно на 17 км. С увеличением высоты температура в тропосфере понижается.

Огромные массы воздуха в тропосфере находятся в постоянном движе­нии, так как нагретый солнцем воздух поднимается и замещается холод­ным. Физические процессы, вызывающие эти перемещения воздуха в тро­посфере, являются ключевыми факторами, определяющими земные климат и погоду. Они также влияют на типы и распределение вредных химических веществ в тропосфере.

Второй слой атмосферы, располагающийся на высоте от 17 до 48 км, на­зывается стратосферой . Температура в этом слое сначала остается постоянной, а затем начинает повышаться с высотой. В стратосфере скон­центрирована основная часть атмосферного озона, и именно это обстоятель­ство обусловливает такое повышение температуры. Дело в том, что озон по­глощает ультрафиолетовые лучи Солнца, что и вызывает разогрев стратосферы. Озоновый слой содержит небольшое количество газообразного озона (О₃), который отфильтровывает около 99 % поступающей вредной ультрафиолето­вой (УФ) радиации. Поглощая высокоэнергетическую УФ радиацию, стра­тосферный озон предохраняет также большую часть кислорода в тропосфере от превращения в озон. Ничтожное количество озона, которое формируется в тропосфере как компонент городского смога, губительно действует на рас­тения, дыхательную систему людей и других животных, а также на такие мате­риалы, как резина. Таким образом, наше здоровье зависит от наличия необ­ходимого количества «хорошего» озона в стратосфере и от отсутствия «плохого» озона в тропосфере.

На высоте более 50 км начинается мезосфера - зона, где температура опять понижается.

Практически все компоненты атмосферы содержатся в тропосфере, стратосфере и мезосфере в одинаковых соотношениях. Однако атмосфер­ное давление с высотой уменьшается, то есть воздух по мере роста высоты становится все разреженнее.

Состав, температура и способность к самоочищению земной атмос­феры меняется с момента формирования планеты. Миллионы лет в ат­мосферу поступали дым и другие загрязняющие вещества в результате из­вержений вулканов, природных пожаров и пыльных бурь. Но биосфера способна удалять, ассимилировать и рециклизировать эти естественные загрязнители.