Загрязнения атмосферного воздуха.

Атмосфера-это газовая оболочка Земли вращающая вместе с ней. Состав 78% азота, 21% кислорода, !% инертные газы, 0,003% углекислый газ.

Строение атмосферы:

1. Нижние слои- тропосфера(12-16 км, содержит 80% воздуха), стратосфера( 50 км, содержит 20% воздуха) Озоновый слой находится на высоте 20-50 км. Стратосферный озон задерживает жесткое ультрафиолетовое излучение, «защитник жизни на Земле».

2. Верхние слои- входят разряженные части атмосферы, содержащие отдельные ионы и атомы воздуха. Входит мезосфера( до 50км), термосфера ( до 500 км), экзосфера ( до 3 тыс км).

По мере удаления от земли падает температура и давление, но при переходе из стратосферы в мезосферу наблюдается увеличение температуры.

Экологические функции атмосферы:

1. Предохраняет Землю от чрезмерного нагрева и остывания.

2. Озоновый и ионный слои снижают воздействие космических, ультрафиолетовых, рентгеновских излучений.

3. Защищает Землю от метеоритов, сгорают в слоях.

4. Определяет световой режим Земли, рассеивая солнечные лучи.

Основные загрязняющие вещества атмосферы:

• Твердые частицы-зола, пыль и сажа. Природные источники- пылевые бури, лесные пожары, вулканизм. Антропогенные- сжигание топлива, производство строй материалов, авто на дизельном топливе. Последствия- у людей пылевой бронхит и пневмокониоз; нарушается фотосинтез вследствие загрязнения поверхности листьев; коррозия сооружений; пылевые облака способствуют похолоданию климата.

• Диоксид серы. Природные – вулканизм. Антропогенные- ТЭС(80%), сжигание топлива, производство серной кислоты. Последствия- раздражение слизистых оболочек( глаз, дыхания); кислотные дожди.

• Оксиды азота (NO_X ). Природные- лесные пожары. Антропогенные- ТЭС, авто с бензиновым двигателем, запуски ракет. Последствия- отравляют дыхательные пути( отек легких); вызывают кислотные дожди; разрушают озоновый слой земли и способствуют образованию фотохимического смога.

• Оксид углерода ( СО). Природные- лесные пожары. Антропогенные-автотранспорт, ТЭС, черная металлургия. Последствия-удушье, поражение нервной системы, разрушают гемоглобин крови; при переходе в СО₂ вызывают парниковый эффект.

• Летучие углеводороды (СН). Природные-метан СН₄. Антропогенные- автотранспорт; испарение нефтепродуктов. Последствия- наркотическое действие; парниковый эффект.

• Хлор-фтор- углеводороды или фрионы. Природных нет. Антропогенные- кондиционеры, холодильники, пористые пластмасс, интегральные схемы, стерильные растворы. Последствия- разрушения озонового слоя.

• Полициклические ароматические углеводороды(ПАУ). Бензопирен. Антропогенные- авто, черная металлургия, нефтеперерабатывающие заводы. Последствия- канцерогены( злокачественные опухоли).

• Диоксиды. Углеводороды содержащие хлор и кислород. Антропогенные- мусоросжигательные заводы. Последствия- супер-эко-токсиканты, так как изменяют биохимию человека, подавляют иммунитет; канцерогены; ПДК в воздухе порядка 10^-12 грамм/м³.

Лекция 7

Глобальные последствия загрязнения атмосферы

1. Изменение климата. Происходит вследствие накопления в атмосфере газов, называемых парниковыми. Они пропускают на землю солнечное излучение, но задерживают отраженное от земли инфракрасное излучение.

На первом месте среди парниковых газов находится CO₂, вклад которого около 66%. Выделяется в процессах сжигания топлива. На втором месте метан CH₄, пары воды, фтор - хлор углеводороды и оксиды азота.

Парниковый эффект несколько компенсируется выбросом в атмосферу аэрозолей, т.к пылевые облака отражают солнечные лучи

Последствия потепления.

• Затопление обширных территорий вследствие таяния льдов и объемного расширения воды

• Необходимость защиты новой береговой линии от штормов, кол-во которых возрастет из-за неустойчивости погоды

• Изменится циркуляция атмосферы и режим распределения осадков в следствие различия температуры на полюсах и экваторе. В Африке кол-во осадков возрастет, в Канаде и США наступит засуха. В России это вызовет подтаивание вечномерзлых грунтов (2 млн км²) и высвобождение из них огромных количеств метана, что усилит парниковый эффект.

• Гибель отдельных экосистем, т.к живые организмы не смогут адоптироваться к таким быстрым изменениям

Меры предотвращения угрозы потепления климата

• Сократить выбросы СО₂. Выдавать квоты на выбросы.

• Сокращение вырубки лесов и увелич площади искусственных посадок

2. Разрушение озонового экрана. Реакция образования озона образуется в стратосфере, где под действием УФИ с короткой длинной волны (<290нм) малекулы кислорода разбиваются на атомы и образуют озон О₃.

Коротковолновое УФИ губительно действует на живые организмы ( ослабляет иммунную систему, вызывает катаракту и рак кожи (меланома).

Озоновый слой способен задерживать жесткое УФИ, поэтому его истощение опасно для живых организмов.

Разрушение озонового слоя происходит под действием разрушающих веществ, кот явл катализаторами реакций превращения озона в кислород. Осн из этих веществ явл фтор-хлор углеводороды (ФХУ) и оксиды азота. Один запуск шатла приводит к потере 10 млн тонн озона.

Другие причины разрушения озонового слоя

• 11-летние циклы солнечной активности, во время кот из разломов земной коры выходит метан и водород, кот реагируют с озоном и переводят его в кислород.

• Восходящие вихри над Антарктидой, способствующие рассеиванию озона

• Уничтожение лесов, как осн поставщиков кислорода в атмосферу

Меры предотвращения дальнейшего разрушения озонового слоя

• Отказ от использования фтор-хлор углеводородов (фрионов)

• Уменьшение количества выхлопных газов ДВС

3. Кислотные дожди – любые дожди, кислотность кот выше нормальной (PH <5,6).

Осн причина их возникновения – диоксид серы (70% от вклада), кот образуется при сжигании топлива.

Взаимодействует с водой и образуется серная кислота.

Также причиной явл оксиды азота, кот поступают от ТЭС и с выхлопными газами авто. Они с водой образуют азотную кислоту.

Образование кислот происходит на высоте 750 – 1500 м, где скорости движения воздуха ~ 10м/с, поэтому кислоты переносятся на большие расстояния и выпадают в виде осадков через несколько дней.

Негативное воздействие кислотных дождей на природу и человека:

• Гибель водных экосистем т.к при PH < 6 подавляется деятельность ферментов, гормонов и белков, от кот зависит рост и развитие организмов. При PH < 4,5 никто из живых организмов не выживает.

• Деградация лесов – снижение их прироста и усыхания (особенно дубовые и Елово – пихтовые)

• Вымывание из почвы алюминия и тяжелых металлов и попадание их в водоисточники

• Кислотные дожди разрушают известковые породы, кот используют для оформления фасадов зданий и памятников.

Полезные действия кислотных дождей:

• Их выпадение в зонах карбонатных и оксидных почв

• Обогащают озотом и серой

Меры предотвращения кислотных дождей:

• Переход с угля (в кот содерж сера) на альтернативные виды топлива

• Эффективная отчистка выбросов ТЕС в атмосферу

4. Смог – туманная завеса над промышленными предприятиями и городами, образованная из газообразных отходов.

Различают смог двух типов:

• лондонский или зимний смог, кот образуется при высокой влажности (>70%) и температурной инверсией способствующий накоплению загрязнений поверхности земли

• лос-анджелесский, летний или фотохимический смог. Вызывается выбросами автотранспорта и образуется в солнечные дни. При интенсивном солнечном свете из-за оксидов азота и углеводорода образуются фотооксиданты (озон, нитриты, нитраты и альдегиды). Особо опасные – пироксиоцил нитраты. Озон – сильный окислитель и очень опасен для людей если он накапливается в тропосфере.

Заключение. Защитить города от смога можно только снижением общего уровня загрязнения атмосферы.

Лекция 8

Загрязнение гидросферы и его экологические последствия

Гидросфера – это прерывистая водная оболочка земли, включ все виды водных растворов

Факторы, определяющие состав природных вод:

1. Физико – географические (рельеф, климат, почвенный покров и процессы выветривания)

2. Физико – химические (химические св-ва эл-тов, окислительно-восстановительные условия, смешение вод и кислотно – щелочной баланс)

3. Физико – биологические (деятельность животных и растений)

4. Антропогенные факторы ( загрязнение воды)

Показатели состава природных вод: