Количество примесей ежегодно поступающих в атмосферу Земли

Вещество	Выбросы, млн т	Доля антропогенных от общих поступлений, %
естественные	антропогенные
Твердые частицы СО С11Н111 NOX SO2 СО2			27,0 5,7 3,3 6,5 18,8 4,0

Также в атмосферу выбрасывается и другие, более токсичные вещества: соединения фтора, хлор, свинец, ртуть, бензапирен. Вентиляционные выбросы завода электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой, и других материальных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу. Выбросы токсических веществ в атмосферу приводят к превышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми концентрациями.

Контроль состояния атмосферы в городах РК, показывает, что уровень загрязнения остается весьма высоким. Средние по городам республики концентрации пыли, аммиака, фенола, фтористого водорода, формальдегида, свинца, диоксида азота, и серы выше ПДК. Как правило, в таких городах как Шымкент, Лениногорск, периодически фиксируется в атмосфере разовая концентрация свинца, превышающая ПДК более чем в 100 раз.

Значительный вклад в максимально разовые концентрации загрязнений атмосферы вносят также аварийные (залповые) выбросы предприятий нефтегазового комплекса в Мангыстауской и Атырауской областях.

Высокие концентрации примесей и их миграция в атмосферном воздухе приводят к образованию вторичных, более токсичных соединений (смог, кислоты) или к таким явлениям. Как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя.

 

СМОГ – сильное загрязнение воздуха, наблюдаемое в больших городах и промышленных центрах. Различают два типа смога:

-густой туман с примесью дыма или газовых отходов производства;

-фотохимический смог – пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации (без тумана), возникающая в результате фотохимических реакций в газовых выбросах под действием ультрафиолетового излучения Солнца.

Фотохимический смог весьма токсичен. Для образования смога необходимо наличие в атмосфере в солнечную погоду оксидов азота, углеводородов. Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40-х годах в Лос-Анджелесе, теперь периодически наблюдаются во многих странах мира.

Смог снижает видимость, усиливает коррозию металла и сооружений, отрицательно влиюет на здоровье и является причиной повышенной заболеваемости и смертности населения.

 

КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ – известны более 1000 лет, однако проблеме кислотного дождя стали уделять должное внимание сравнительно недавно. Впервые выражение кислотный дождь использовал Роберт Ангус Смит (Великобритания) в 1872 г.

По существу, кислотные дожди появляются в результате химических или физических превращений соединений серы и азота в атмосфере. Конечным итогом этих химических превращений является соответственно серная и азотная кислота. В последующем пары или молекулы кислот, выпадают на Землю в виде сухого или влажного осадка (сегментация). При этом вблизи источников загрязнения доля сухих кислотных осадков превышает долю влажных по серосодержащим веществам в 1,1 и по азотосодержащим в 1,9 раз. Однако по мере удаления от непосредственных источников загрязнения влажные осадки могут содержать большое количество загрязняющих примесей, чем сухие.

Известно, что кислотные дожди существовали в природе и без вмешательства человека из-за естественного поступления соединений серы м азота в атмосферу (вулканическая деятельность, процесс разрушения биосферы микроорганизмами, пожары, грозовые разряды). Но надо сказать, жизнедеятельность человека значительно увеличила количество поступающих в атмосферу соединений серы и азота.

Кислотные загрязняющие вещества, естественно, распространяется не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении, что создает в настоящее время много международных проблем, так как выбросы в одном государстве могут загрязнить воздух другого. Например для Казахстана процент собственных поступлений загрязнений от общих поступлений на территорию составляет: по соединением серы – 46%, по соединениям – 22%. А остальное количество загрязнений серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свойства, соответствен, в течении 2 и 8 суток. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти на земную поверхность.

Если бы загрязняющие воздух вещества антропогенного и естественного происхождения равномерно распределялись по поверхности Земли, то влияние кислотных осадков на биосферу было бы менее пагубно. Проблема возникает из-за того, что загрязняющие вещества в наибольшей степени концентрируются вблизи источников загрязнения. Получается, что наибольшая часть кислотосодержащих загрязнений выпадает примерно на 5% территории Земли. Естественно, такой нагрузки биосфера не может выдержать не изменяясь.

Различают прямое и косвенное воздействие кислотных осадков на биосферу. Прямое воздействие кислотных осадков на биосферу. Прямое воздействие проявляется в непосредственной гибели растений и деревьев, которое в наибольшей степени имеет вблизи источника загрязнения, в радиусе до 100 км от него.

При оценке прямой опасности кислотных осадков на здоровье человека учитывают влияние не только кислотных дождей, но и вред, наносимый кислотными веществами (двуокись серы, окислы азота, кислотные аэрозольные частицы) при дыхании. Уже давно установлено, что существует прямая зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. Например, при концентрации SO2 в атмосфере на уровни дыхания около 1 мг\м возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями органов дыхания.

Находящиеся в воздухе загрязнения и кислотные дожди ускоряют коррозию металлоконструкций, разрушают здания и памятники и особенно построенные из песчаника и известняка.

Косвенное воздействие кислотных осадков на окружающую среду осуществляется посредством процессов, происходящих в природе в результате изменения кислотности воды и почвы. Оно проявляется к тому же не только в непосредственной близости от источника загрязнения, но и на значительных расстояниях, исчисляемых сотнями километров.

Кислотные осадки, попадая в воду и почву, уменьшают значение pH, что приводит к увеличению растворимости алюминия и тяжелых металлов, являющихся в растворенном состоянии ядами для растений и организмов, Опасность повышения растворяемости тяжелых металлов заключается еще в том, что накапливаясь в раститетельной и животной пищи, они, в конечном итоге, попадают в организм человека, вызывая различные заболевания.

Изменение кислотности почвы нарушает ее структуру, влияет на плодородие и ведет к гибели растений. Повышение кислотности пресныхводоемов приводит к снижению запасов пресной воды и вызывает гибель живых организмов.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ – Состав и состояние атмосферы влияют на многие процессы лучистого теплообмена между Космосом и Землей. Процесс передачи энергии от Солнца к Земле и от Земли в Космос сохраняет температуру биосферы на определенном уровне - в среднем +15. При этом основная роль в поддержании температурных условий в биосфере принадлежит солнечной радиации, несущей на Землю определяющую часть тепловой энергии, по сравнению с другими источниками тепла. Нарушение теплового баланса Земли, приводящее к увеличению средней температуры биосферы, которое наблюдается в последние десятилетия, происходит за счет интенсивного выброса антропогенных примесей и их накоплений в слоях атмосферы. Большинство газов прозрачно для солнечной радиации. Одднако углекислый газ, метан, озон, пары воды, и некоторые другие газы в нижних слоях атмосферы, пропуская солнечные лучи в оптическом диапазоне длин волн – 0,38...0,77 мкм, препятствуют прохождению в космическое пространство отраженного с поверхности Земли теплового излучения в инфракрасном диапозоне длин волн – 0,77...340 мкм.Чем больше концентрация газов и других примесей в атмосфере, тем тем меньшая доля теплоты уходит в космос, больше, следовательно, ее задерживается в биосфере. Вызывая потепление климата. Наибольшую роль в этом процессе играет углекислый газ. Так, по оценочным данным ежегодное увеличение теплоты биосферы за счет парникового эффекта происходит на величину порядка 70 * 10 Дж\год. Изначально концентрация углекислого газаЮ которая поддерживала для нас привычную температуру и климат на Земле, не превышала 0,03%. Однако на протяжении последних десятилетий количество СО2 в атмсфере возрастает каждые 10 лет примерно на 2%. И чем дальше, тем быстрее это увеличение, так как растущее население планеты сжигает все больше топливо и вырубает все больше лесов. Моделирование различных климатических параметров показывает, что до 2050 г. Средняя температура на Земле может повыситься на 1,5...4,5 градусов. Такое потепление вызовет таяние полярных льдов и горных ледников, что приведет к подъему уровня Мирового океана на 0,5...1,5 м. Одновременно будет подниматься и уровень рек, впадающих в моря. Все это вызовет затоплениеостровных странЮ прибрежной полосы и территорий, располож\енных ниже уровня моря. Появятся миллионы беженцев, вынужденных покинуть обжитые места и мигрировать в глубь суши. Необходимо будет переоборудовать все порты, чтобы приспособить их к новому уровню моря. Еще более сильное влияние может оказать глобальное потепление на распределение осдаков и сельское хозяйство, из-за нарушения циркуляционных связей в атмосфере. Дальнейшее потепление климата уже к 2001 г. Может поднять уровент Мирового океана на два меира, что приведет к затоплению уже 5 млн. Км суши, а это 3% от всей суши и 30% от всех урожайных земель планеты.

Достоверность существования парникового эффекта подтверждается и данными, полученными в ркзультате измерения температуры океанической поверзности, произведенного со спутников в период с 1982 по 1988 г. Они показывают, что Мировой океан нагревается примерно на 0,1 градус Цельсия в год.Это чрезвычайно важно, так как из-за своей колоссальной теплоемкости океаны почти не реагируют на случайные климатические флуктуации. Обнаруженная тенденция к их потеплению доказывает серьезность проблемы.

Парниковый эффект в атмосфере – довольно распространенное явление и на региональном уровне. Антропогеные источники теплоты, сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление «парниковых» газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом до 50 км и более с повышенными на 1...5 градусов. Температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны над городами хорошо просматриваются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.

 

РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ.

Техногенные загрязнения атмосферы не ограничивают свое негативное влияние только приземной зоной. Определенная доля примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя способствует проникновению на Землю ультрафиолетовых лучей с длиной волн 0,29мкм. Эти коротковолновые ультрафиолетовые излучения опасны для биосферы: гибнет растительность(в первую очередь, зерновые культуры), повышается количество онкологических заболеваний и глазных заболеваний у населения.

Основными веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора и азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 10 молекул, а одна молекула оксидов азота- до 10 молекул озона. Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой являются:

- самолеты(«Конкорд», военные), содержащие в выхлопных газах до 0,1% от общей массы газов соединения NO;

- ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора

- вулканические газы;

- технологии с применением фреонов;

- атомные взрывы, приводящие к образованию оксидов азота.

 

Заметим, что один запуск ракеты «Шатлл» сопровождается разрушением около 0,3% азона. Образованная при этом дыра в озоновом слое затягивается длительное время.

Значительное влияние на озоновой слой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 и более лет. Оставаясь длительное время в неизменной форме, они в то же время постепенно перемещаются в более высркие слои атмосферы, где коротковолновые ультрафиолетовые лучи выбивают из них атомы хлора и фтора. Эти атомы вступают в реакцию с находящмся в стратосфере озоном и ускоряют его распад, оставаясь при этом неизменными. Таким образом, фреон играет здесь роль катализатора. Один атом фтора, так же как и один атом хлора, может принять участие в нескольких сотнях циклов разрушения озона. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с испльзовантем фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т.п.

 

По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 году достигло 0,4....1%; к 2050 году ожидается 105. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20......704. При этом заметные негативные изменения в боисфере ожидаются при истощении озонового слоя на уровне 8....10% от общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд т.