Загрязнение атмосферы транспортными средствами

Лекция 9 Загрязнение атмосферы

Атмосфера

Земля окружена газовой оболочкой – атмосферой (греч. Atmos - пар + sphaira – сфера). Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Воздух состоит из смеси газов (азот, кислород, углекислый газ,инертные газы), взвешенных аэрозольных частиц, водяных паров. Его основные составляющие – азот и кислород, находящиеся в соотношении приблизительно 4:1. В слое до 5,5 км сосредоточено 50 % всей массы атмосферы, а в слое 40 км – до 99 %.

Роль атмосферы:

• Защищает биосферу от космического, ренгеновского и коротковолнового ультрафиолетового излучения,

• При взаимодействии с солнечным ветром участвует в образовании магнитосферы Земли, и дополнительного магнитного поля.

• Является передаточной средой, через которую поступает солнечная радиация: радиоволны, ИК-излучение, видимый свет, УФ-излучение.

• Обеспечивает сохранение на Земле воды,

• Оказывает существенное влияние на многие энергетические, геологические, и гидрологические процессы, происходящие на поверхности земли,

• Служит одним из главных факторов климотообразования (определяет в значительной степени количество и качество солнечной радиации у поверхности земли; является местом образования осадков),

• Является местом, где осуществляется массоэнергообмен между живой и неживой природой,

• Является источником питания для некоторых организмов (некоторые микроорганизмы усваивают азот атмосферы; из углекислого газа и воды растения синтезируют органические вещества),

• Необходима для дыхания человека, животных, растений,

• Через воздушную среду происходят процессы теплообмена организма с внешней средой.

На здоровье человека влияют:

• Резкие изменения физических свойств атмосферы,

• Резкие изменения химических свойств,

• Загрязнение токсическими веществами,

• Загрязненение патогенными микроорганизмами.

В атмосфере постоянно присутствуют пыль, разнообразные токсические вещества, газы, микроорганизмы.

Химические вещества природного происхождения, содержащиеся в воздухе, могут активно влиять на человека. Так, морские соли, содержащиеся в морском и приморском воздухе, ароматическеие вещества растений (базилик, монарда, роза, розмарин, шалфей и т.д.), фитонциды (чеснока, лука) оказывают благоприятное влияние, особенно на больных с заболеваниями верхних дыхательных путей и лёгких. Летучие вещества, выделяемые дубом, тополем, берёзой, способствуют повышению окислительно-восстановительных процессов в организме, а летучие вещества сосны и ели угнетают тканевое дыхание. Поэтому высокая концентрация терпенов в воздухе хвойных лесов могут оказывать неблагоприятное воздействие на больных с сердечно-сосудистой патологией.

Токсическое действие оказывают летучие вещества дурмана, хмеля, магнолии, черёмухи и других растений.

Антропогенные влияния на атмосферу.

Рядом учёных отмечено разрушительное антропогенное влияние на атмосферу. Размеры этого влияния уже сопоставимы с аналогичными катастрофическими природными явлениями. К наиболее глобальным экологическим последствиям относятся:

• увеличение содержания углекислого газа и различных аэрозолей,

• снижение конценрации кислорода и азона,

• парниковый эффект,

• кислотные дожди.

Производственная деятельность человеческого общества связана с изменением различных свойств воздушной среды. Одно из существенных воздействий связано с различной степени изменениями физических факторов атмосферы:

• Температуры воздуха

• Подвижности воздуха

• Электрического состояния

• Радиоактивности

• Интенсивности солнечной радиации.

Химическое загрязнение атмосферного воздуха.

Чистый воздух, лишённый газообразных и пылевидных примесей, в природе не встречается. Это связано стем, что между атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой осуществляется постоянный физико-химический и биологический обмен.

К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относятся:

• пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли),

• туман,

• дымы и газы от лесных и степных пожаров,

• газы вулканического происхождения,

• различные подукты растительного, животного и микробиологического происхождения,

Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым.

В атмосферном воздухе могут содержаться в различных количествах и другие газы: аммиак, хлор, сероводород, различные соединения углерода и азота и др., являющимися в основном результатом антропогенного загрязнения.

Из почвы в атмосферу поступают радиоактивные элементы и газообразные продукты обмена почвенных бактерий.

В воздухе могут содержаться ароматические вещества и фитонциды, выделяемые растениями. Многие из них обладают бактерицидными свойствами. Воздух лесов содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух городов.

В воздухе имеются взвешенные частицы в твёрдом и жидком состоянии: морские соли, органические вещества (бактерии, споры, пыльца растений и др.), минеральные частицы вулканического и космического происхождения. Содержание этих веществ в воздухе определяется особенностями подстилающей поверхности, характером растительности, наличием морей и других водоёмов и т.д.

К наиболее мощным факторам атмосферы, оказывающим существенное влияние на здоровье, относится химическое загрязненние окружающей среды.

Антропогенные источники химического загрязнения атмосферы:

• Промышленные выбросы,

• Транспортные (выхлопные газы транспорта с дизельными двигателями; асбестовые волокна с ходовой части автомобилей, фрагменты автомобильных покрышек),

• Энергетические (сжигание топлива),

• Пожары,

• Сельское хозяйство (использование удобрений, ядохимикатов).

• Военные действия, в том числе испытания

• Бытовые.

Естественные примеси, поступающие в атмосферный воздух в результате стихийных природных процессов, отличаются однообразием и ограниченными масштабами. В то же время, антропогенные примеси многообразны по своему составу. При этом количество этих примесей постоянно растёт.

Химические вещества поступают в окружающую среду в виде:

• Твёрдых отходов,

• Жидких,

• Газообразных.

Химические атмосферные загрязнители деляться на:

1. Первичные - поступают непосредственно в атмосферу.

2. Вторичные – результат химических, фотохимических и физикохимических превращения первичных (сернистый газ → серный ангидрид + пары воды →серная кислота; серный ангидрид + аммиак→ кристаллы сульфата аммония и т.д.)

В настоящее время насчитывается более 3500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу. При этом их количество постоянно увеличивается.

В основном существует три основных источника загрязнения атмосферы – промышленность, транспорт. Доля каждого из этих источников загрязнения воздуха значительно отличается в зависимости от места.

 

Промышленное загрязнение.

В настоящий момент общепризнано, что наиболее сильно загрязняет атмосферу промышленное производство. Если в начале ХХ века в промышленности применялось 19 химических элементов, то в середине века стало использоваться 50, а в конце – практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы. Это относится к тяжёлым и редким металлам, синтетическим соединеним, не существующим и не образующимся в природе, радиоактивным, бактериологическим и другим веществам.

Загрязнение атмосферы транспортными средствами

В связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации в последние десятилетия существенно увеличилась доля их выбросов в атмосферу. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта приходится от 30 до 70% общей массы выбросов в зависимости от развития промышленности и числа автомобилей в конкретном городе.

Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине, затем самолёты (около 5%), автомобили с дизельными двигателями (около 4%), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2%).

Кроме продуктов полного сгорания – углекислого газа и паров воды, в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания содержаться в небольших количествах вещества, обладающие токсическим действием. Это продукты неполного сгорания топлива: окись углерода (СО), углеводороды различного состава, в том числе пары несгоревшего топлива, сажа, окислы азота, образующиеся при высоких температурах в процессе сгорания.

Основные загрязняющие вещества автотранспорта:

• оксид углерода,

• углеводороды (примерно 19 %),

• оксиды азота (около 9 %),

• сажа

Концентрация токсических веществ в выхлопных газах автомобильного транспорта зависит от типа двигателя.

Концентрация токсических веществ при работе двигателя на разных режимах изменяется в широких пределах. Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля углеводородов и СО наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота – при разгоне. Поэтому наиболее сильное загрязнение атмосферы автомобильным транспортом наблюдается при частых остановках и при движении с малой скоростью (особенно в автомобильных пробках). Создаваемые в городах системы движения в режиме «зелёной волны», могут существенно сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах.

Авиатранспорт

Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолётов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлёте выбрасывают хорошо заметный шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают также и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.