Экологические последствия загрязнения атмосферы

Основными последствиями загрязнения атмосферы являются:

- Парниковый эффект

- Кислотные дожди

- Озоновая дыра в атмосфере

- Смог

Кислотные дожди

Виной образования кислотных дождей являются - оксиды серы и азота, в промышленных масштабах выбрасываемые в атмосферу автомобилями, электростанциями, металлургическими заводами. В воздушной среде на частицах сульфатов и нитратов конденсируются молекулы воды, образуются облачные капельки, которые при определенных погодных условиях становятся частью дождевых капель или снежинок. Если концентрация сульфатов и нитратов в атмосфере велика, то дождь или снег получается значительно закисленным.

Кислотный дождь - все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно - оксидами серы, оксидами азота).

Кислотный дождь - все виды метеорологических осадков - дождь, снег, град, туман, дождь со снегом, при котором наблюдается понижение pH дождевых осадков из-за загрязнений воздуха кислотными оксидами (обычно - оксидами серы, оксидами азота)

Несмотря на «постиндустриальное» звучание, термину «кислотные дожди» уже более ста лет. Впервые он был употреблен в 1872 году англичанином Ангусом Смитом, изучавшим эффекты смога в Манчестере, однако тогдашние ученые коллегу не поддержали и к теории кислотных дождей отнеслись скептически. Сегодня же в их существовании нет никаких сомнений.

Парниковый эффект

Вызывается действием углекислого газа (СО₂), метана (СН₄), озона (О₃), фреонов (CFC) и т.д.

Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса.

Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса

Климат Земли, который зависит главным образом от состояния ее атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи значительного похолодания, когда большие территории покрывались ледниками, и эпохи потепления. Но в последнее время ученые метеорологи бьют тревогу: похоже на то, что атмосфера Земли разогревается значительно быстрее, чем когда-нибудь в прошлом. Это обусловлено деятельностью человека, которая, во-первых, разогревает атмосферу путем сжигания большого количества угля, нефти, газа, а также работы атомных электростанций. Во - вторых, и это главное, сжигание органического топлива, а также уничтожение лесов приводит к накоплению в атмосфере большого количества углекислого газа. За последние 120 лет содержание этого газа в воздухе увеличилось на 17%

В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает к поверхности Земли солнечные лучи, но удерживает тепло нагретой Солнцем поверхности Земли. Это вызывает разогревание атмосферы, известное как парниковый эффект. По подсчетам ученых, в ближайшие десятилетия среднегодовая температура на Земле за счет парникового эффекта может увеличиться на 1,5 – 2 С.

Деятельность человека приводит к повышению концентрации парниковых газов в атмосфере. Увеличение концентрации парниковых газов приведет к разогреву нижних слоев атмосферы и поверхности земли. Любое изменение в способности Земли отражать и поглощать тепло приведет к изменению температуры атмосферы и мировых океанов и нарушит устойчивые типы циркуляции и погоды.

Повышение средней температуры в полярных областях может вызвать быстрое таяние льдов Антарктиды и Гренландии, а это повлечет за собой резкий подъем уровня Мирового океана, в результате чего затопятся прибрежные города и низменности, что приведет к экономическим и социальным потрясениям.

Истощение озонового слоя и озоновая дыра

Озоновый слой Земли – это слой атмосферы, близко совпадающий со стратосферой, лежащий между 7 – 8 (на полюсах), 17 – 18 (на экваторе) и 50 км над поверхностью планеты и отличающийся повышенной концентрацией молекул озона, отражающих жесткое космическое излучение, гибельное для всего живого на Земле. Его концентрация на высоте 20 – 22 км от поверхности Земли, где она достигает максимума, ничтожно мала. Эта естественная защитная пленка очень тонка: в тропиках ее толщина составляет всего 2 мм, у полюсов она вдвое больше.

Разрушение озонового слоя – один из факторов, вызывающих глобальное изменение климата на нашей планете. Последствия этого явления, названного «парниковым эффектом», крайне сложно прогнозировать. А ведь ученые с тревогой говорят и о возможности изменения количества осадков, перераспределении их между зимой и летом, о перспективе превращения плодородных регионов в засушливые пустыни, повышении уровня Мирового океана в результате таяния полярных льдов.

Последствия разрушения озонового слоя можно проиллюстрировать примерами. Так, 1%-ное сокращение озонового слоя вызывает 4%-ный скачок в распространении рака кожи. Вызывая рак кожи и ее старение, ультрафиолетовые лучи одновременно подавляют иммунную систему, что приводит к возникновению инфекционных, вирусных, паразитарных и других заболеваний, к которым относятся корь, ветряная оспа, малярия, лишай, туберкулез, проказа и др.

Десятки миллионов жителей планеты полностью или частично потеряли зрение из- за катаракты – болезни, которая возникает в результате повышенной солнечной радиации.

Озоновые дыры

Прежде всего, следует уяснить: озоновая дыра, вопреки своему названию, - это не брешь в атмосфере. Молекула озона отличается от обычной молекулы кислорода тем, что состоит не из двух, а из трех атомов кислорода, соединенных друг с другом. В атмосфере озон сконцентрирован в так называемом озоновом слое, на высоте примерно 30 км в пределах стратосферы. В этом слое происходит поглощение ультрафиолетовых лучей, испускаемых Солнцем, - иначе солнечная радиация могла бы нанести большой вред жизни на поверхности Земли

В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра» в этом слое, где содержание его меньше обычного на 40 – 50%. Эта озоновая дыра из года в год увеличивает свою площадь и сегодня она уже больше материка

Установлено, что повреждению озонового слоя способствует некоторые химические вещества (например, оксиды азота), которые попадают в стратосферу с восходящими воздушными течениями.

Но появился другой источник озоноповреждающих веществ - это деятельность человека. Современная промышленность все в больших количествах использует так называемые фреоны, они широко используются как хладагенты в рефрижераторах и домашних холодильниках, как аэрозольные разбрызгиватели в баллончиках с краской, лаком, парфюмерией, для очистки полупроводниковых схем. Сегодня в мире ежегодно выпускается несколько миллионов тонн фреонов.

Смог

В солнечные и жаркие дни над большими мегаполисами можно легко заметить плотную дымку. Это и есть так называемый смог - продукт сгорания жидкого и твердого топлива, переработанный в атмосфере.

Изначально смог представлял собой результат конденсации влаги воздуха на продуктах сгорания различных видов топлива (частичках дыма, пепла, пыли). Однако с развитием технологий, примерно с 1950 года, появился новый вид смога – фотохимический, являющийся результатом смешивания таких веществ, как озон (более 90%), оксиды азота, перекиси нитратов и летучие органических веществ (пары красок, бензина, химикатов и так далее). Под действием сильного ультрафиолетового излучения концентрация всех этих веществ в воздухе и образует смог.

Источниками смога являются отработанные газы заводов и электростанций, химические бытовые товары, например, лак для волос или растворители, ну и, конечно, выхлопные газы автомобилей – главная причина смога, образующегося в больших городах.

Большое количество загрязнителей, скапливающихся в смоге, оказывает негативное действие на окружающую среду и здоровье человека. Из-за него в воздухе сокращается количество кислорода, а тот, что есть – содержит в себе токсичные вещества.

Особенно опасен смог в жаркую и безветренную погоду. При таких природных условиях он опускается ниже к земле и может держаться несколько дней. Вот почему в солнечную погоду его можно увидеть чаще всего.

Способствует концентрации смога в воздухе и высотные здания, затрудняющие движения воздушных масс. А также высокая влажность воздуха, при которой жителям городов приходится дышать влагой, пропитанной разными опасными веществами, растворимыми в ней.

Смог оказывает прямое токсическое действие на легкие, усугубляя астму, способствуя обострению аллергии и других болезней, затрагивающих дыхательную систему организма. Кроме того, всасываемые в кровь продукты горения оказывают общее негативное влияние на организм, ослабляя его иммунную систему.

4. Основные направления защиты атмосферы. Контроль за уровнем загрязнения воздушного бассейна: понятия ПДВ и ПДК

Атмосфера служит экраном, защищающим жизнь на Земле от губительных воздействий из космоса. Она регулирует круговорот воды, кислорода, азота, углерода.

Чтобы сократить естественное и антропогенное загрязнения атмосферы, необходимо:

- производить очистку выбросов в атмосферу от твердых и газообразных загрязняющих веществ с помощью электрофильтров, жидких и твердых поглотителей, циклонов и др.;

- использовать экологически чистые виды энергии;

- применять малоотходные и безотходные технологии;

- добиваться уменьшения токсичности автомобильных выхлопных газов путем совершенствования конструкции двигателей, а также совершенствовать существующие и создавать новые электромобили и двигатели, работающие на водородном топливе.

Контроль и управление качеством атмосферного воздуха

В атмосферу поступает множество примесей от различных промышленных производств и автотранспорта. Для контроля их содержания в воздухе нужны вполне определенные стандартизированные экологические нормативы, поэтому и было введено понятие о предельно допустимой концентрации. Величины ПДК для воздуха измеряются в мг/м³. Разработаны ПДК не только для воздуха, но и для пищевых продуктов, воды (питьевая вода, вода водоемов, сточные воды), почвы.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ – это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) вредных веществ – это максимальная концентрация вредного вещества, которая за определенное время воздействия не влияет на здоровье человека и его потомство, а также на компоненты экосистемы и природное сообщество в целом.

ПДК устанавливают на основании комплексных исследований. При ее определении учитывают степень влияния загрязняющих веществ не только на здоровье человека, но и на животных, растения, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.

На основе ПДК определяются стандарты воздействия на окружающую среду. Они устанавливают предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из конкретного точечного источника, исходя из условия непревышения ПДК этих веществ на данной территории при суммировании выбросов всех источников.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) - это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

Предельно допустимый выброс (ПДВ) - это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени разрешается данному конкретному предприятию выбрасывать в атмосферу, не вызывая при этом превышения в них предельно допустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагоприятных экологических последствий.

ПДВ определяется для каждого вещества отдельно, в том числе и в случаях учета суммации вредного действия нескольких веществ. При установлении ПДВ учитываются фоновые концентрации С_ф.

В более общей формулировке, ПДВ представляет собой количество (объем или массу) загрязняющего вещества, выбрасываемого источником за единицу времени, превышение которого ведет к неблагоприятным последствиям для окружающей природной среды или здоровью людей.

Для газовых выбросов ПДВ определяется по формуле:

г/м (1)

где ПДК_{МРi –} максимальная разовая предельно допустимая концентрация i-того вещества в приземном слое атмосферы, мг/м_і;

Сф_i – фоновая концентрация вредного вещества в приземном слое атмосферы, мг/мі;

А – коэффициент атмосферной температурной стратификации, определяющий условия вертикального перемещения слоев (240 – для Юж. Украины, 200 – для Зап. и Вост. Украины, 160 – для Сев. Украины, 120 – для Центр. Украины);

F – коэффициент, учитывающий скорость оседания частиц (для газов – 1, для пыли при разных степенях очистки – 2…3);

m, n – коэффициенты, учитывающие условия выбросов (при оценочных расчетах их произведение может быть принято равным 1);

δ – коэффициент, характеризующий местность (для равнины – 1, для пересеченной – 2);

Н – высота трубы, м;

V_ДГ – объемный расход дымовых газов, м_і/с;

ΔТ – разность температур уходящих газов и наружного воздуха, °С.

Литература

1. Білявський Г.О. Основи загальної екології: Підручник / Г.О. Білявський, М.М. Падун, Р.С. Фурдуй. - 2-е вид., зі змінами. К.: Либідь, 1995. - 368 с.

2. Васюкова Г.Т. Екологія: підручник / Г. Т. Васюкова, О. І. Грошева. - К.: Кондор, 2009. - 524 с.

3. Киселев В. Н. Основы экологии / В. Н. Киселев. - Мн.: Изд. «Універсітэцкае», 2002. – 383 с.

4. Мусієнко М.М. Екологія: тлумачний словник / М.М. Мусієнко, В.В. Серебряков, О.В. Брайон. - К.: Либідь, 2004. - 376 с.

5. Протасов В. Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: учеб. и справ. пособие: [для студентов вузов по экол. спец.] / В. Ф. Протасов. - 3-е изд. - М.: Финансы и статистика, 2011.- 670 с.

6. Степановских А. С. Экология: учебник для вузов / А. С. Степановских. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 703 с.

Контрольные вопросы и задания

1. Что понимают под загрязнением атмосферного воздуха? Виды загрязнения атмосферы.

2. Назовите основные источники загрязнения атмосферы.

3. Влияние промышленности на загрязнение атмосферы.

4. Причины и последствия радиоактивного загрязнения атмосферы.

5. Экологические последствия загрязнения атмосферы и их глобальные последствия.

6. Кислотные дожди: причины и последствия.

7. Парниковый эффект в рамках процесса глобального потепления.

8. Процесс истощения озонового слоя и образование озоновых дыр.

9. Причины возникновения смога и его последствия.

10. Направления защиты атмосферы.

11. Контроль и управление качеством воздуха: понятие ПДК и ПДВ.

Дата добавления: 2014-01-03