1.3 Питання для самоконтролю

1 Що ми розуміємо під геосистемами?

2 Що таке географічна оболонка Землі?

3 Що таке ПТК і ПАГС

4 Що таке біотичне середовище?

5 Що таке абіотичне середовище?

6 Що таке антропогенне середовище?

7 З яких основних частин складається ПАГС ?

8 З яких основних абіотичних компонентів складається геосфера ?

9 З яких основних біотичних компонентів складається геосфера ?

10 Що таке педосфера ?

11 Що ви можете розказати про таку частину ПАГС, як соціосфера.

10

Практична робота № 2

ЗАБРУДНЕННЯ АТМОСФЕРИ.

РОЗРАХУНОК КОНЦЕНТРАЦІЇ ШКІДЛИВИХ РЕЧОВИН В АТМОСФЕРНОМУ ПОВІТРІ

Обсяг часу: 4години.

Мета: Вивчення структури атмосфери Землі, хімічного складу атмосферного повітря, основних забруднювачів атмосферного повітря та освоєння студентами методики оцінки концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі.

План:

2.1 Теоретична частина

2.2 Практичне завдання

2.3 Питання для самоконтролю.

Максимальна кількість балів: 10.

2.1 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Будова та склад атмосфери Землі

Маса атмосфери нашої планети дуже мала - всього лише одна мільйонна маси Землі. Проте її роль у природних процесах біосфери величезна. Наявність навколо земної кулі атмосфери визначає загальний тепловий режим поверхні нашої планети, захищає її від шкідливих космічного та ультрафіолетового випромінювань. Циркуляція атмосфери впливає на місцеві кліматичні умови, а через них - на режим річок, ґрунтово-рослинний покрив і на процеси рельефоутворення. Аналіз спостережень із штучних супутників і даних, одержаних за допомогою геофізичних ракет, показала, що верхня межа атмосфери проходить не на висоті 1000-1300 км, як вважали раніше, а на висоті 2000-3000 км. Основні фізичні характеристики атмосфери - температура, тиск і густина. Значення цих величин неоднакові в різних ділянках атмосфери і безперервно змінюються.

11

Міжнародним геофізичним і геодезичним союзом у 1951 р. прийнятий поділ атмосфери на шари за температурною ознакою (таблиця 2.1).

Таблиця 2.1 - Будова атмосфери

Назва шару	Середня висота (в км)
Тропосфера	0-11
Стратосфера	11-40
Мезосфера	40-80
Термосфера	80-300
Екзосфера	300 і більше

Під час вивчення електричних властивостей високих шарів атмосфери ці шари (мезосфера, термосфера, екзосфера) називають іоносферою. Іоносфера - область складних внутрішньоатомних і внутрішньомолекулярних процесів.

Найнижчий і найбільш вивчений шар - тропосфера - майже зовсім прозорий щодо сонячної коротко-хвильової радіації, але водяна пара, яка знаходиться в ній та вуглекислий газ сильно поглинають двохвильову радіацію поверхні Землі. Тому тропосфера нагрівається від поверхні землі, що викликає закономірне зниження температури з висотою (6-6,5) ⁰С на кілометр і вертикальне переміщення повітря, а отже, утворення хмарності та опадів. Висота тропосфери в різних широтах неоднакова (7-10 км над полюсами та до 16-18 км над екватором).

Другий шар атмосфери - стратосферу - характеризує відсутність звичайної хмарності та вертикальних переміщень, повітря, проте горизонтальні переміщення повітря - вітри - досягають у ній значно більших швидкостей, ніж у тропосфері.

Температура стратосфери постійна, але має різні значення над різними широтами (над середніми широтами рівна (-60, -65) ⁰С.

12

Стабільність температури зберігається до висоти 35-40 км, далі швидко зростає, досягаючи в мезосфері на висоті приблизно 50-60 км максимуму, близько 0 °С. Потім температура знову знижується і в нижній межі термосфери сягає -60 °С., а інколи і -90 °С.

Такий розподіл температури обумовлений наявністю в атмосфері озону, розсіяний шар якого тягнеться від поверхні землі до висоти приблизно в 60 км. Вміст озону в атмосфері дуже маленький - кілька мільйонних часток відсотка.

У наступних шарах атмосфери - термосфері та екзосфері - температура з висотою знову зростає, що, мабуть, пояснюється іонізацією молекул газу ультрафіолетовим і корпускулярним випромінюванням Сонця. На висоті 200 км температура дорівнює 800-1000 ⁰С, на висоті 400 км вона досягає 1500 °С і далі продовжує збільшуватися до 2000-3000 °С.

Великі швидкості молекул газів зовнішньої частини атмосфери (екзосфери) - причина розсіювання, хоча й повільного, молекул повітря в міжпланетний простір, причому швидше розсіюються молекули легких газів - водню і гелію.

Сучасний газовий склад атмосфери - результат тривалого історичного розвитку Землі. Це газова суміш двох основних компонентів - азоту (78,09%) та кисню (20,95%). У нормі в ньому знаходяться також аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03 %) і незначна кількість інертних газів (неон, гелій, криптон, ксенон), аміаку, метану, озону, двооксидів сірки та інших газів. Поряд із газами в атмосфері знаходяться тверді частки, які надходять з поверхні Землі (наприклад, продукти згорання, вулканічної діяльності, частки ґрунту) та з космосу (космічний пил), а також різні продукти рослинного, тваринного чи мікробного походження. Крім цього, важливу роль в атмосфері відіграє водяна пара.

Озоновий шар, як екран, надійно захищає поверхню Землі від ультрафіолетової радіації, згубної для живих організмів.

13

Забруднення атмосферного повітря

Забруднення атмосфери – це будь-яка зміна складу і властивостей повітря, що негативно впливає на здоров’я людей та тварин, стан рослинного покриву та екосистеми.

Забруднення атмосфери може бути природнім і штучним (антропогенним) (таблиця 2.2).

Таблиця 2.2 – Класифікація видів забруднень атмосферного повітря

Природне забруднення	Штучне забруднення
1 вулканічна діяльність 2 вивітрювання гірських порід	1 Газоподібні речовини: CO2 , SO2 , NOX, , Озон
3 вітрова ерозія 4 пилок квіткових рослин 5 дим від лісових і степових пожеж;	2рідкі речовини: кислоти, луги, розчини солей;
6 домішки, які надходять з природних джерел, а саме, пил космічного, пил вулканічного, рослинного походження, продукти ерозії ґрунту, тумани, гази вулканічного походження.	3тверді речовини: канцерогенні речовини, свинець та його сполуки, ртуть, кадмій, органічний і неорганічний пил, сажа, смолянисті речовини.

До головних підприємств - забруднювачів атмосферного повітря, належать: підприємства теплоенергетики, металургійного комплексу, нафтовидобувна і нафтохімічна промисловість, автотранспорт, підприємства, які виготовляють будматеріали та інші.

14

Глобальні наслідки забруднення атмосферного повітря

Різні негативні зміни атмосфери Землі пов’язані головним чином із змінами концентрації другорядних компонентів атмосферного повітря.

Нафтопереробна і нафтохімічна промисловість є джерелом таких забруднювачів атмосфери: сірководню, сірчистого ангідриду, окису вуглецю, аміаку, вуглеводнів, у тому числі бенз(а)пірену.

Теплові електростанції. Забруднюють атмосферу викидами, що містять сірчистий ангідрид, двоокис сірки, окисли азоту, сажу, яка є носієм смолистих речовин, пил і золу, що містять солі важких металів.

Комбінати чорної металургії, що включають доменне, сталеплавильне, прокатне виробництва, гірничорудні цехи, агломераційні фабрики, заводи коксохімічні та по переробці відходів основних виробництв, теплоенергетичні установки. Викиди в атмосферу містять оксид вуглецю, сірчистий ангідрид, пил, окисли азоту, сірководень, аміак, сірковуглець, аерозолі хрому і марганцю, бензол, фенол, піридин, нафталан.

Кольорова металургія - забруднює атмосферу сполуками фтору, кольорових і важких металів (часто у вигляді аерозолів), парами ртуті, сірчистим ангідридом, окислами азоту, окислом вуглецю, поліметалічним пилом, смолистими речовинами, вуглеводнями, що містять бенз(а)пірен,

Машинобудування і металообробка. Викиди в атмосферу підприємств цього профілю містять аерозолі сполук кольорових і важких металів, зокрема, пари ртуті, та органічних розчинників,

Підприємства неорганічної хімії. Викиди в атмосферу містять окисли сірки й азоту, сірководень, аміак, сполуки фосфору, вільний хлор, оксид вуглецю.

15

Підприємства органічної хімії викидають в атмосферу великої кількості органічних речовин, що мають складний хімічний склад, соляної кислоти, сполук важких металів, сажі й пилу.

Підприємства по виробництву будівельних матеріалів. Забруднюють атмосферу пилом, що містить сполуки важких металів, фтору, двоокису кремнію, азбесту, гіпсу, тонкодисперсним скляним пилом.

Хімічне забруднення атмосфери автотранспортом. Важливим фактором, який визначає географію хімічного забруднення середовища, є автотранспорт. Причому географічні закономірності поширення забруднювачів, які від нього надходять, дуже складні і визначаються не тільки конфігурацією мережі автомагістралей та інтенсивністю переміщення ними автотранспорту, але й великою кількістю перехресть, де транспорт працює на перемінних режимах. Кількість моторизованого транспорту в усьому світі складає 630 млн. одиниць і вона ймовірно подвоїться в наступні 20 або З0 років. Наприклад, у США знаходиться в користуванні 40 млн. автомобілів, у Франції - 24 млн., у тому числі тільки в Парижі та його передмістях - 3,2 млн. У Західній Європі в середньому на два жителя припадає один автомобіль.

Забруднення навколишнього середовища автотранспортом - одне за найбільш небезпечних для здоров'я людини, бо вихлопні гази надходять у приземний шар повітря, звідки утруднення їх розсіювання; до того ж будинки жилих кварталів, які знаходяться поряд з автомагістралями, є свого роду екраном для вловлювання забруднювачів. У складі відпрацьованих газів автомобілів найбільшу питому вагу за об'ємом мають - монооксид вуглецю (0,5-10%), оксиди азоту (до 0,8%), неспалені вуглеводні (0,2-3,0%); альдегіди (до 0,2%) та сажа. В абсолютних величинах на 1000 л палива карбюраторний двигун викидає з вихлопними та картерними газами: 200 кг монооксиду вуглецю, 25 кг вуглеводнів, 20 кг оксидів азоту, 1 кг сажі, 1 кг сірчистих сполук.

16

Екологічний ефект впливу на здоров'я людини забруднення, пов'язаного з автотранспортом, залежить від складу забруднювачів. Останнє визначається не просто шириною завантажених автомагістралей, але й близькістю до них жилих будинків. Обстеження 5226 дітей у віці 1-5 років, проведене в Ньюарці (США), показало, що в 10,8% дітей, які живуть уздовж доріг з інтенсивним автомобільним рухом, вміст свинцю в крові досягав 60 мкг% і більше (при нормі 40 мкг%). У 30 м від цих доріг підвищений порівняно з нормою вміст свинцю відмічався у 8,1% дітей, а на відстані 60 м тільки в 4,7%.

Вважається, що через вихлопні гази щорічно помирають тисячі людей (в одній Великобританії, за підрахунками, щорічно помирає 11000 чоловік), а збитки, які завдаються навколишньому середовищу, складають мільярди доларів.

За іншими підрахунками, від 15 до 18 млн. дітей у країнах. що розвиваються, страждають через високий вміст свинцю у крові. В Індії, наприклад, установили, що між розумовими здібностями дітей і кількістю свинцю, який вони поглинають з повітрям, існує зв'язок. Розумові здібності знижуються, оскільки свинець при тривалому впливі отруює і руйнує мозок. Джерелом свинцю є етилований бензин.

Крім свинцю, в атмосферне повітря з вихлопними газами надходять такі отруйні речовини, як чадний газ (монооксид вуглецю), оксиди азоту й сірки, бенз(а)пірен, озон. Вони викликають захворювання верхніх дихальних шляхів, серцево-судинної системи, різні онкопатології. Всередині машини рівень забрудненості, в три рази вищий, ніж ззовні. Тривале вдихання парів бензину викликає рак легенів

Забруднення атмосферного повітря має негативні наслідки, перш за все, виникла проблема техногенного перегрівання атмосфери – парниковий ефект, який пов'язаний з накопиченням в атмосфері так званих парникових газів: вуглекислий газ, метан, хлор, фтор, вуглеводні сполуки, озон, оксиди азоту.

17

Заходи боротьби із забрудненням атмосферного повітря

• Архітектурно-планувальні - це правильне взаємне розміщення джерел викидів і житлової забудови: з урахуванням напрямку вітру, облаштування навколо промислових підприємств зелених зон.

• Техніко-технологічні заходи очистки викидів: є різні методи очистки викидів від твердих, рідких, газоподібних домішок. Для очищення газів від твердих і рідких часток використовують технології сухої, інерційної очистки газів, мокрої очистки газів, фільтрації, електростатичного осадження.

• Інженерно-організаційні - спрямовані на зниження інтенсивності руху автотранспорту (об’їзні і окружні дороги навколо міст і населених пунктів), збільшення висоти димових труб.

• Організація санітарно-захисних зон. ССЗ – смуга, яка відділяє джерело промислового забруднення від житлових або громадських будівель для захисту населення від викидів пилу, або інших видів забруднення середовища.

• Екологізація виробництв - впровадження безвідходних та маловідходних технологій.