Экологические функции атмосферы определяются ее химическим составом и физическими свойствами.
· Трофическая функция атмосферы обусловлена присутствием в ней азота, как исходного компонента синтеза белка аутотрофами, и углекислого газа, как исходного компонента синтеза углеводов.
· Энергетическая функция атмосферы связана с наличием в ней кислорода. В процессе окисления органических веществ кислородом происходит их постепенное превращение в более простые соединения с высвобождением энергии.
· Защитная функция атмосферы состоит в предотвращении губительного действия на живые организмы жесткого коротковолнового ультрафиолетового излучения за счет присутствия главным образом в стратосфере озона, а также низкочастотных радиоволн и космического излучения за счет экранирующего эффекта заряженных частиц ионосферы.
Антропогенное воздействие на атмосферу
Антропогенное воздействие на атмосферу может проявляться в различных видах.
Первым из них можно указать нарушение газового баланса.
Нарушение баланса азота атмосферы происходит, с одной стороны, за счет промышленного производства азотных удобрений, азотной кислоты и ее солей при использовании в качестве исходного компонента атмосферного азота, с другой стороны – вследствие поступления в атмосферу оксидов азота, образующихся в процессе сжигания топлива в топливно-энергетических установках и двигателях внутреннего сгорания, а также в ходе разложения азотсодержащих минеральных удобрений.
Сокращение запасов кислорода в атмосфере и, наоборот, увеличение содержания углекислого газа связано с несколькими причинами:
- сокращение зеленого покрова на Земле (вырубка лесов, отчуждение земель под строительство);
- уменьшение поступления кислорода от морских зеленых водорослей в связи с загрязнением Мирового океана;
- нарастающие потребление кислорода и выброс углекислого газа промышленностью и транспортом (сжигание топлива и горючего).
Снижение концентрации озона в верхних слоях атмосферы (стратосфере) происходит вследствие его разрушения фреонами (фторхлорпроизводными метана, этана, циклобутана и других углеводородов), используемыми в качестве репеллентов в аэрозольных баллонах, в холодильной технике, в бытовых и промышленных кондиционерах как хладагенты, а также оксидами азота.
Вторым видом антропогенных воздействий на атмосферу
является изменение климата, обусловленное следующими факторами:
- выброс углекислого и других газов, поглощающих инфракрасное излучение;
- изменение в характере поверхности суши и, следовательно, ее отражательной способности;
- рост концентрации аэрозолей в атмосфере;
- разрушение озонового экрана (снижение защиты от избытка солнечного излучения);
- выбросы тепловых отходов.
Третий вид антропогенного воздействия на атмосферу – загрязнения. Данный вид антропогенного воздействия заслуживает наибольшего внимания, поскольку указанные первые два вида воздействия в значительной степени обусловлены именно загрязнениями.
Загрязнения атмосферы
К основным видам загрязнений атмосферы можно отнести механическое, химическое, биологическое.
Механическое загрязнение атмосферы обусловлено поступлением в нее взвешенных веществ – пыли и дыма, различающихся величиной частиц. Дым представлен взвешенными веществами с размером частиц менее 1 мкм. Частицы взвешенных веществ с размерами более 1 мкм образуют пыль.
К основным источникам поступления взвешенных веществ в атмосферу можно отнести энергетические установки, отдельные виды промышленных предприятий, транспорт.
Энергетические установки выбрасывают в атмосферу взвешенные вещества в процессе сжигания топлива: пыль в виде золы при горении угля, дым – при использовании мазута.
Отдельные виды промышленных предприятий служат источниками поступления в атмосферу взвешенных веществ за счет сжигания топлива (металлургические) либо за счет разрушения твердых материалов в процессе их обработки (машиностроение), измельчения (производство стройматериалов - цемента).
Транспорт служит источником дыма за счет сжигания бензина, керосина, дизтоплива в двигателях и пыли за счет разрушения и ресуспензирования покрытий дорог, истирания автопокрышек.
Присутствие взвешенных веществ в атмосфере в значительных концентрациях оказывает негативное влияние на условия обитания живых организмов, в том числе человека, в районе запыления или задымления.
Во-первых, запыление влияет на прозрачность атмосферы, ухудшает естественное освещение, снижает ультрафиолетовую радиацию, способствует туманообразованию за счет конденсации паров воды на взвешенных частицах.
Во-вторых, пыль, закупоривая поры листьев растений, затрудняет образование хлорофилла, что влияет на баланс газов в атмосфере (концентрация кислорода снижается, количество углекислого газа повышается), урожайность сельскохозяйственных культур.
В-третьих, взвешенные вещества могут содержать компоненты, оказывающие токсическое действие (свинец), аллергическое (урсол, белок), раздражающее (сода, табак), канцерогенное (3,4 – бенз(а)пирен).
В-четвертых, загрязнение воздуха взвешенными веществами оказывает неблагоприятное эстетическое воздействие (быстрое загрязнение стекол, мебели).
Химическое загрязнение атмосферы связано с поступлением в нее химических веществ в составе газов, паров, твердых аэрозолей конденсации и дезинтеграции (пыли и дыма).
Общее число химических загрязнителейатмосферы исчисляется несколькими сотнями. Из них наиболее распространенными служат соединения серы, азота, углерода.
Соединения серы в атмосферном воздухевстречаются, главным образом, в виде оксидов серы и сероводорода.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха оксидами серы являются:
- энергетические установки (за счет сжигания топлива, содержащего соединения серы – угля, мазута);
- предприятия цветной и черной металлургии (за счет присутствия серосодержащих соединений в руде);
- предприятия химической промышленности (особенно предприятия по производству серной кислоты, а также предприятия, использующие серную кислоту в качестве реагента);
- нефтеперерабатывающие предприятия (за счет окисления серы, содержащейся в нефти).
Основными источниками поступления сероводорода в атмосферный воздух являются предприятия по добыче и переработке нефти и предприятия вискозной промышленности.
Соединения азота в атмосферном воздухе представлены, главным образом, оксидами азота.
Ведущими источниками загрязнения атмосферного воздуха оксидами азота являются предприятия химической промышленности и транспорт.
Из предприятий химической промышленности основное значение, как источники выбросов оксидов азота в атмосферу, имеют предприятия по производству серной кислоты, где они используются в качестве катализатора, а также предприятия по производству азотных минеральных удобрений.
В процессе работы двигателей автотранспорта оксиды азота образуются и поступают в воздух вследствие окисления азота, содержащегося в горючем, как продукте переработки нефти.
Неорганические соединения углерода, как загрязнители атмосферного воздуха, представлены, главным образом, оксидом углерода.
Оксид углерода – продукт неполного сгорания топлива. В атмосферный воздух его выделяют:
- энергетические установки;
- предприятия черной металлургии;
- нефтеперерабатывающие заводы;
- транспорт.
Органические соединения углерода, поступающие в атмосферу, представлены, главным образом, углеводородами: парафинами, олефинами, этиленом, бензолом, бензпиренами (в том числе 3,4 – бенз(а)пиреном).
Основными источниками поступления углеводородов в атмосферный воздух служат:
- нефтеперерабатывающие предприятия,
- транспорт.
Кроме перечисленных соединений, достаточно широко распространенными загрязнителями атмосферы служат соединения тяжелых металлов: ртути, кадмия, таллия, мышьяка, свинца, цинка, хрома и др., поступающие в атмосферу с выбросами металлургических, электроламповых заводов, теплоэлектростанций.
В последние годы много пишут о диоксинах, которые относятся к высокоопасным соединениям в связи с чрезвычайно высокой токсичностью, способностью вызывать отдаленные эффекты действия (мутагенное, канцерогенное, гонадотоксическое, терратогенное) высокой кумулятивностью в окружающей среде. Основными источниками их поступления в атмосферу служат предприятия химической промышленности, металлургические, нефтеперерабатывающие заводы, а также процессы сжигания отходов, светокопировальные работы.
Основным неблагоприятным эффектом всех химических загрязнителей атмосферы является токсическое действие на живые организмы: растения, животных и человека.
Во-вторых, вызываемое химическими загрязнителями атмосферы нарушение жизнедеятельности растений приводит к нарушению баланса газов в атмосфере.
В-третьих, некоторые химические загрязнители воздуха (углекислый газ, закись азота, метан, аммиак) относятся к так называемым парниковым газам, задерживающим длинноволновое тепловое излучение самой поверхности Земли и способствующим изменению климата.
В-четвертых, отдельные химические загрязнители (фреоны и оксиды азота) способствуют разрушению озонового слоя, снижая защитную функцию атмосферы.
В-пятых, химические вещества, загрязняющие атмосферу, оседая или выпадая с осадками на поверхность почвы или воды, нарушают нормальное течение процессов их самоочищения.
Биологическое загрязнение атмосферы может быть представлено двумя видами: микробиологическим и биохимическим.
Микробиологическое загрязнение атмосферы обусловлено присутствием в ней микроорганизмов. Основным источником загрязнения воздуха микроорганизмами является почва. Из почвы в атмосферу обычно поступают сапрофиты, т.е. непатогенные микроорганизмы. В местах массовых скоплений людей (на центральных улицах, стадионах) возможно поступление в воздух патогенных микроорганизмов из органов дыхания человека – чаще возбудителей гриппа и туберкулеза.
Биохимическое загрязнение атмосферы продуктами жизнедеятельности животных (продуктами разложения мочи и фекалий) обычно наблюдается в зоне влияния животноводческих комплексов, птицефабрик, мясокомбинатов.
Загрязнение воздуха продуктами микробиологического синтеза может происходить в районе размещения предприятий по микробиологическому синтезу белка. Неблагоприятное действие биохимического загрязнения атмосферы и загрязнения воздуха продуктами микробиологического синтеза состоит в появлении неприятного запаха, развитии сенсибилизации.
