Атмосферный воздух 3 (стр. 1 из 9)
Общие понятия
Атмосферный воздух – это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции Земли.
Толщина воздушной оболочки, окружающей земной шар, не меньше 1000 км – почти в четверть земного радиуса. Масса этой оболочки составляет примерно 5*1015 т.
Непосредственно к земной поверхности примыкает тропосфера. Она простирается до высоты 8-10 км над полюсами и 18 км – над экватором. В этом слое идёт непрерывное перемешивание воздуха, что приводит к понижению температуры по мере приближения к Земле примерно по 6,5 °С на каждый километр. В тропосфере сконцентрировано 75 % всей массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию облаков.
Выше тропосферы примерно на 50 км простирается стратосфера. Для неё характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры (-56°С) до высоты примерно 25 км. Выше температура начинает повышаться в среднем на 0,6 °С на каждые 100 метров и на уровне 45-54 км достигает 0 °С.
Состав воздуха (в процентах по объёму):
Азот (N) – 78%
Кислород (O2) – 21%
Аргон (Ar) – 0,9%
Углекислый газ (CO2) – 0,03%
Неон (Ne)
Гелий (He) в очень
Криптон (Kr) малых
Водород (H2) количествах
Ксенон (Xe)
В атмосфере всегда присутствует водяной пар, количество которого непостоянно и колеблется от 0 до 4 % по объёму. Кроме того, в воздухе обычно содержатся различные примеси.
Значение атмосферы
Человек ежегодно потребляет 12-15 кг воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100 литров, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 дней, без воздуха – 5 минут. Воздух необходим всему живому на Земле.
Атмосфера оберегает человечество от многочисленных опасностей из космоса. Метеориты под влиянием земного притяжения с огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются там в результате силы трения о воздух и на высоте около 60-70 км по большей части сгорают.
Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы Земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря ей на Земле не бывает резких перепадов от морозов к жаре и обратно. Если бы Земля не была окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 °С: днём стояла бы сильная жара (выше 100 °С), а ночью – мороз (-100 °С). Была бы большая разница между зимними и летними температурами. Именно благодаря атмосфере средняя температура на Земле составляет приблизительно 15 °С.
Газовая оболочка спасает всё живущее на Земле от космических излучений – ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей – если бы они достигли земной поверхности, то всё живущее на Земле мгновенно бы исчезло. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают космические излучения.
Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создаёт то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придаёт нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нём, рассеивает главным образом лучи с короткой длиной волны, то есть фиолетовые, синие и голубые. По мере удаления от Земли, а следовательно, уменьшения плотности и загрязнения воздуха, цвет неба становится темнее, воздушная оболочка приобретает густо-синюю, а в стратосфере – черно-фиолетовую окраску.
Атмосфера является проводником звуков. Без неё на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.
Загрязнение атмосферы.
Атмосферный воздух загрязняется путём внесения в него или образования в нём загрязняющих веществ, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.
Загрязняющее вещество – примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определённых концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты окружающей природной среды или наносящие ущерб материальным объектам.
Качество атмосферного воздуха – совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.
Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.
Экологический норматив качества атмосферного воздуха – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду.
Предельно допустимая (критическая) нагрузка – показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может принести к вредному воздействию на неё.
Вредное (загрязняющее) вещество – химическое или биологическое вещество (либо их смесь), содержащееся в атмосферном воздухе, которое в определённых концентрациях оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду.
Особенности загрязнения атмосферы городов связаны с высокой концентрацией промышленных предприятий на городской территории, при которой многократно увеличиваются не только объёмы выбросов на единицу территории, но и структура этих выбросов.
Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твёрдыми, жидкими или газообразными. Они могут оказывать вредное воздействие на окружающую среду непосредственно, после химических превращений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами.
Газообразные и жидкие загрязняющие вещества могут различаться по химическому составу:
·Соединения серы неорганические (серная кислота H2SO4, гидросульфид) и органические (меркаптаны, диметилсульфид и др.);
·Соединения азота неорганические (азотная кислота HNO3, аммиак NH3, нитриты) и органические (амины, разбавители, растворитель и др.);
·Соединения галогенов неорганические (фтор F, фтороводород HF, хлор Cl, бром Br и др.) и органические (хлорированные углеводороды, например ДДТ, трихлорэтилен, хлороформ);
·Соединения углерода неорганические (оксид углерода CO, диоксид углерода CO2 , углеводороды) и органические (спирты, фенол, крезол, простые и сложные эфиры, альдегиды, бензол и его производные).
Загрязняющие вещества можно сгруппировать по принципу их действия: аллергены, тяжелые металлы, радиоактивные вещества, канцерогены и мутагены.
При классификации твёрдых загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, применяются различные критерии. Одна из наиболее часто употребляемых классификаций – по содержанию вредных примесей:
·первая группа – пыль, содержащая токсичные компоненты, например, тяжёлые металлы и другие биологически активные токсичные вещества – мышьяк (As), бериллий (Be), фтор (F), германий (Ge), марганец (Mn), ртуть (Hg), цианиды, радиоактивные вещества;
·вторая группа – пыль без биологически активных токсичных компонентов – пыль с фракциями асбеста, каменноугольная пыль, пыль от агломерирования руды, переработки хлопка, джута, шерсти и др.
В атмосферной пыли можно обнаружить практически все химические элементы, хотя большинство из них присутствует в небольших количествах.
При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которого загрязняющие вещества сохраняются в ней.
Время пребывания загрязняющих веществ в атмосфере:
| Элемент или соединение | Среднее время пребывания в атмосфере |
| диоксид углерода (CO2) | 5-10 лет |
| водород (H2) | 4-8 лет |
| метан (CH4) | 4-7 лет |
| оксид диазота (N2O) | 2,5 -4 года |
| озон (O3) | 0,3-2 года |
| оксид углерода (CO) | 0,2-0,5 лет |
| диоксид азота (NO2) | 8-11 суток |
| вода (H2O) | 10 суток |
| оксид азота (NO) | 9 суток |
| аммиак (NH3) | 5-6 суток |
| ион аммония (NH4+) | 6 суток |
| нитрат-ион (NO3-) | 5 суток |
| диоксид серы (SO2) | 2-4 суток |
Антропогенные выбросы в атмосферу
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленность и автотранспорт. При этом в нашей стране на теплоэлектростанции (ТЭС) приходится 27% загрязнений, на предприятия чёрной и цветной металлургии – 24% и 10%, нефтехимии – 16%, строительных материалов – 8,1%. На долю энергетики приходится более 40% общих выбросов пыли, 70 % окислов серы и более 50% окислов азота. Из общего объёма загрязняющих веществ, попадающих в воздух, на долю автотранспорта приходится 13,3%, однако в крупных городах России эта цифра достигает 60-80%.
Энергетика
Советский Союз создал один из крупнейших в мире топливно-энегетических комплексов (ТЭК). Россия играла в нем решающую роль, поскольку – основные топливные ресурсы располагались на ее территории: на десятой части глобальной площади суши сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 12% нефти, 23% угля и 14% урана. ТЭК играет в российской экономике исключительно важную роль: его доля в промышленном производстве составляет около 30%, в экспорте почти 50%, а доля в налоговых доходах – более 40%. Экономический спад в России конца ХХ века отрицательно сказался на всех отраслях ТЭКа.