Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Реферат - Охорона природи, атмосфера - файл n1.doc


Реферат - Охорона природи, атмосфера
скачать (36.4 kb.)

Доступные файлы (1):

n1.doc142kb.02.11.2009 15:13скачать


n1.doc

РЕФЕРАТ


НА ТЕМУ:

ОХОРОНА ПРИРОДИ, АТМОСФЕРА”

.


АТМОСФЕРА, газова оболонка, що оточує небесне тіло. Її характеристики залежать від розміру, маси, температури, швидкості обертання і хімічного складу даного небесного тіла, а також визначаються історією його формування починаючи з моментом зародження. Атмосфера Землі утворена сумішшю газів, званою повітрям. Її основні складові – азот і кисень в співвідношенні приблизно 4:1.

На людину надає дію головним чином стан нижніх 15–25 км атмосфери, оскільки саме в цьому нижньому шарі зосереджена основна маса повітря. Наука, що вивчає атмосферу, називається метеорологією, хоча предметом цієї науки є також погода і її вплив на людину. Стан верхніх шарів атмосфери, розташованих на висотах від 60 до 300 і навіть 1000 км від поверхні Землі, також змінюється. Тут розвиваються сильні вітри, шторми і виявляються такі дивні електричні явища, як полярні сяйва. Багато хто з перерахованих феноменів пов'язаний з потоками сонячної радіації, космічного випромінювання, а також магнітним полем Землі. Високі шари атмосфери – це також і хімічна лабораторія, оскільки там,0 в умовах, близьких до вакууму, деякі атмосферні гази під впливом могутнього потоку сонячної енергії вступають в хімічні реакції. Наука, що вивчає ці взаємозв'язані явища і процеси, називається фізикою високих шарів атмосфери.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРИ ЗЕМЛІ

Розміри. Поки ракети-зонди і штучні супутники не досліджували зовнішні шари атмосфери на відстанях, у декілька разів перевершуючих радіус Землі, вважалося, що у міру видалення від земної поверхні атмосфера поступово стає більш розрідженою і плавно переходить в міжпланетний простір. Зараз встановлено, що потоки енергії з глибоких шарів Сонця проникають в космічний простір далеко за орбіту Землі, аж до зовнішніх меж Сонячної системи. Цей т.з. сонячний вітер обтікає магнітне поле Землі, формуючи подовжену «порожнину», усередині якої і зосереджена земна атмосфера. Магнітне поле Землі помітно звужено із зверненої до Сонця денної сторони і утворює довгий хвіст, ймовірно що виходить за межі орбіти Місяця, – з протилежної, нічної сторони. Межа 0магнітного поля Землі називається магнітопаузой. З денної сторони ця межа проходить на відстані близько семи земних радіусів від поверхні, але в періоди підвищеної сонячної активності виявляється ще ближче до поверхні Землі. Магнітопауза є одночасно межею земної атмосфери, зовнішня оболонка якої називається також магнітосферою, оскільки в ній зосереджені заряджені частинки (іони), рух яких обумовлений магнітним полем Землі.

Загальна вага газів атмосфери складає приблизно 4,5?1015 т. Таким чином, «вага» атмосфери, що доводиться на одиницю площі, або атмосферний тиск, складає на рівні моря приблизно 11 т/м2.

Значення для життя. З сказаного вище витікає, що Землю від міжпланетного простору відділяє могутній захисний шар. Космічний простір пронизаний могутнім ультрафіолетовим і рентгенівським випромінюванням Сонця і ще більш жорстким космічним випромінюванням, і ці види радіації згубні для всього живого. На зовнішній межі атмосфери інтенсивність випромінювання смертоносна, але значна його частина затримується атмосферою далеко від поверхні Землі. Поглинанням цього випромінювання пояснюються багато властивостей високих шарів атмосфери і електричних явищ, що особливо відбуваються там.

Самий нижній, приземної шар атмосфери особливо важливий для людини, яка мешкає в місці контакту твердої, рідкої і газоподібної оболонок Землі. Верхня оболонка «твердої Землі» називається літосферою. Близько 72% поверхні Землі покрито водами океанів, складовими більшої частини гідросфери. Атмосфера граничить як з літосферою, так і з гідросферою. Людина живе на дні повітряного океану і поблизу або вище за рівень океану водного. Взаємодія цих океанів є однією з важливих чинників, що визначають стан атмосфери.

Склад. Нижні шари атмосфери складаються з суміші газів (див. табл.). Окрім приведених в таблиці, у вигляді невеликих домішок в повітрі присутні і інші гази: озон, Метан, такі речовини, як оксид вуглецю (З), оксиди азоту і сірки, аміак.

СКЛАД АТМОСФЕРИ

Газ

Вміст в сухому повітрі %

N2

азот

78,08

O2

кисень

20,95

Ar

аргон

0,93

CO2

вуглекислий газ

0,03

Ne

Неон

0,0018

He

гелій

0,0005

Kr

криптон

0,0001

H2

водень

0,00005

X

Ксенон

0,000009

У високих шарах атмосфери склад повітря міняється під впливом жорсткого випромінювання Сонця, яке приводить до розпаду молекул кисню на атоми. Атомарний кисень є основним компонентом високих шарів атмосфери. Нарешті, в самих видалених від поверхні Землі шарах атмосфери головними компонентами стають найлегші гази – водень і гелій. Оскільки основна маса речовини зосереджена в нижні 30 км, то зміни складу повітря на висотах більше 100 км не роблять помітного впливу на загальний склад атмосфери.

Енергообмін. Сонце є головним джерелом енергії, що поступає на Землю. Знаходячись на відстані бл. 150 млн. км від Сонця, Земля одержує приблизно одну двохмільярдну частину випромінюваної їм енергії, головним чином у видимій частині спектру, яку людина називає «світлом». Велика частина цієї енергії поглинається атмосферою і літосферою. Земля також випромінює енергію, в основному у вигляді довгохвильової інфрачервоної радіації. Таким чином, встановлюється рівновага між одержуваною від Сонця енергією, нагріванням Землі і атмосфери і зворотним потоком теплової енергії, випромінюваної в простір. Механізм цієї рівноваги украй складений.

Пил і молекули газів розсіюють світло, частково відображаючи його в світовий простір. Ще більшу частину радіації, що приходить, відображають хмари. Частина енергії поглинається безпосередньо молекулами газів, але в основному – гірськими породами, рослинністю і поверхневими водами. Водяна пара і вуглекислий газ, присутній в атмосфері, пропускають видиме випромінювання, але поглинають інфрачервоне. Теплова енергія нагромаджується головним чином в нижніх шарах атмосфери. Подібний ефект виникає в теплиці, коли скло пропускає світло всередину і грунт нагрівається. Оскільки стекло відносно непрозоро для інфрачервоної радіації, в парнику акумулюється тепло. Нагрів нижніх шарів атмосфери за рахунок присутності водяної пари і вуглекислого газу часто називають парниковим ефектом.

Істотну роль в збереженні тепла в нижніх шарах атмосфери грає хмарність. Якщо хмари розсіваються або зростає прозорість повітряних мас, температура неминуче знижується у міру того, як поверхня Землі безперешкодно випромінює теплову енергію в оточуюче простір. Вода, що знаходиться на поверхні Землі, поглинає сонячну енергію і випаровується, перетворюючись на газ – водяна пара, яка виносить величезну кількість енергії в нижні шари атмосфери. При конденсації водяної пари і утворенні при цьому хмар або туману ця енергія звільняється у вигляді тепла. Близько половини сонячної енергії, досягаючої земної поверхні, витрачається на випаровування води і поступає в нижні шари атмосфери.

Таким чином, унаслідок парникового ефекту і випаровування води атмосфера прогрівається знизу. Цим частково пояснюється висока активність її циркуляції в порівнянні з циркуляцією Світового океану, який прогрівається тільки зверху і тому значно стабільніше за атмосферу.

Крім загального нагрівання атмосфери сонячним «світлом», значне прогрівання деяких її шарів відбувається за рахунок ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання Сонця.

Будова. В порівнянні з рідинами і твердими тілами, в газоподібних речовинах сила тяжіння між молекулами мінімальна. У міру збільшення відстані між молекулами гази здатні розширятися безмежно, якщо їм ніщо не перешкоджає. Нижньою межею атмосфери є поверхня Землі. Строго кажучи, цей бар'єр непроникний, оскільки газообмін відбувається між повітрям і водою і навіть між повітрям і гірськими породами, але в даному випадку цими чинниками можна нехтувати. Оскільки атмосфера є сферичною оболонкою, у неї немає бічних меж, а є тільки нижня межа і верхня (зовнішня) межа, відкрита з боку міжпланетного простору. Через зовнішню межу відбувається витік деяких нейтральних газів, а також надходження речовини з навколишнього космічного простору. Велика частина заряджених частинок, за винятком космічного проміння, що володіє високою енергією, або захоплюється магнітосферою, або відштовхується нею.

На атмосферу діє також сила земного тяжіння, яка утримує повітряну оболонку у поверхні Землі. Атмосферні гази стискаються під дією власної ваги. Це стиснення максимально у нижньої межі атмосфери, тому і густина повітря тут найбільша. На будь-якій висоті над земною поверхнею тиск повітря рівно вазі вищерозміщеного стовпа атмосфери, що доводиться на одиницю площі. Тому з висотою тиск монотонно зменшується; а оскільки воно знаходиться в прямому зв'язку з густиною, то і густина повітря зменшується з висотою.

Якби атмосфера була «ідеальним газом» з не залежним від висоти постійним складом, незмінною температурою і на неї діяла б постійна сила тяжкості, той тиск зменшувався б в 10 разів на кожні 20 км висоти. Реальна атмосфера трохи відрізняється від ідеального газу приблизно до висоти 100 км, а потім тиск з висотою убуває повільніше, оскільки змінюється склад повітря. Невеликі зміни в описану модель вносить і зменшення сили тяжкості у міру видалення від центру Землі, становляче поблизу земної поверхні ок. 3% на кожні 100 км висоти.

На відміну від атмосферного тиску температура з висотою не знижується безперервно. Це відбувається при поглинанні сонячної ультрафіолетової радіації киснем. При цьому утворюється газ озон, молекули якого складаються з трьох атомів кисню (О3). Він теж поглинає ультрафіолетове випромінювання, і тому цей шар атмосфери, званий озоносферою, нагрівається. Вище температура знов знижується, оскільки там набагато менше молекул газу, і відповідно скорочується поглинання енергії. В ще більш високих шарах температура знов підвищується унаслідок поглинання атмосферою самого короткохвильового ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання Сонця. Під впливом цього могутнього випромінювання відбувається іонізація атмосфери, тобто молекула газу втрачає електрон і придбаває позитивний електричний заряд. Такі молекули стають позитивно зарядженими іонами. Завдяки наявності вільних електронів і іонів цей шар атмосфери придбаває властивості електропровідника. Вважають, що температура продовжує підвищуватися до висот, де розріджена атмосфера переходить в міжпланетний простір. На відстані декількох тисяч кілометрів від поверхні Землі, ймовірно, переважають температури від 5000? до 10 000? С. Хотя молекули і атоми мають дуже великі швидкості руху, а отже, і високу температуру, цей розріджений газ не є «гарячим» в звичному значенні. Через мізерну кількість молекул на великих висотах їх сумарна теплова енергія вельми невелика.

Таким чином, атмосфера складається з окремих шарів (тобто серії концентричних оболонок, або сфер), виділення яких залежить від того, яка властивість представляє найбільший інтерес.

Тропосфера – нижній шар атмосфери, що тягнеться до першого термічного мінімуму (т.з. тропопаузи). Верхня межа тропосфери залежить від географічної широти (в тропіках – 18–20 км, в помірних широтах – бл. 10 км) і пори року. Національна метеорологічна служба США провела зондування поблизу Південного полюса і виявила сезонні зміни висоти тропопаузи. В березні тропопауза знаходиться на висоті бл. 7,5 км. З березня до серпня або вересня відбувається неухильне охолоджування тропосфери, і її межа на короткий період в серпні або вересні підіймається приблизно до висоти 11,5 км. Потім з вересня по грудень вона швидко знижується і досягає свого найнижчого положення – 7,5 км, де і залишається до березня, випробовуючи коливання в межах весь 0,5 км.

Саме в тропосфері в основному формується погода, яка визначає умови існування людини. Велика частина атмосферної водяної пари зосереджена в тропосфері, і тому тут головним чином і формуються хмари, хоча деякі з них, що складаються з крижаних кристалів, зустрічаються і в більш високих шарах. Для тропосфери характерна турбулентність і могутні повітряні течії (вітри) і шторми. У верхній тропосфері існує сильний повітряний перебіг строго певного напряму. Турбулентні вихори, подібні невеликій водоверті, утворюються під впливом тертя і динамічної взаємодії між поволі і швидко повітряними масами, що рухаються. Оскільки в цих високих шарах хмарності звичайно ні, таку турбулентність називають «турбулентністю ясного неба».

Стратосфера. Вищерозміщений шар атмосфери часто помилково описують як шар з порівняно постійними температурами, де вітри ддмуть більш менш стійко і де метеорологічні елементи мало міняються. Верхні шари стратосфери нагріваються при поглинанні киснем і озоном сонячного ультрафіолетового випромінювання. Верхня межа стратосфери (стратопауза) проводиться там, де температура дещо підвищується, досягаючи проміжного максимуму, який нерідко зіставимо з температурою приземного шару повітря.

На основі спостережень, проведених за допомогою літаків і куль-зондів, пристосованих для польотів на постійній висоті, в стратосфері встановлені турбулентні обурення і сильні вітри, що ддмуть у різних напрямах. Як і в тропосфері, наголошуються могутні повітряні вихори, які особливо небезпечні для високошвидкісних літальних апаратів. Сильні вітри, звані струменевими течіями, ддмуть у вузьких зонах уздовж меж помірних широт, звернених до полюсів. Проте ці зони можуть зміщуватися, зникати і з'являтися знов. Струменеві течії звичайно проникають в тропопаузу і виявляються у верхніх шарах тропосфери, але їх швидкість швидко зменшується з пониженням висоти. Можливо, частина енергії, що поступає в стратосферу (головним чином затрачуваної на утворення озону), надає дію на процеси в тропосфері. Особливо активне перемішування пов'язано з атмосферними фронтами, де обширні потоки стратосферного повітря були зареєстровані істотно нижче тропопаузи, а тропосферне повітря залучалося до нижніх шарів стратосфери. Значні успіхи були досягнуті у вивченні вертикальної структури нижніх шарів атмосфери у зв'язку з вдосконаленням техніки запуску на висоти 25–30 км радіозондів.

Мезосфера, розташована вище за стратосферу, є оболонкою, в якій до висоти 80–85 км відбувається пониження температури до мінімальних показників для атмосфери в цілому. Рекорд низькі температури до –110? З були зареєстровані метеорологічними ракетами, запущеними з американо-канадської установки у Форт-Черчилле (Канада). Верхня межа мезосфери (мезопауза) приблизно співпадає з нижньою межею області активного поглинання рентгенівського і самого короткохвильового ультрафіолетового випромінювання Сонця, що супроводиться нагріванням і іонізацією газу.

В полярних регіонах влітку в мезопаузі часто з'являються хмарні системи, які займають велику площу, але мають незначний вертикальний розвиток. Що такі світяться ночами хмари часто дозволяють знаходити великомасштабні хвилеподібні рухи повітря в мезосфері. Склад цих хмар, джерела вологи і ядер конденсації, динаміка і зв'язок з метеорологічними чинниками поки що недостатньо вивчені.

Термосфера є шаром атмосфери, в якому безперервно підвищується температура. Його потужність може досягати 600 км. Тиск і, отже, густина газу з висотою постійно зменшуються. Поблизу земної поверхні в 1 м3 повітря міститься ок. 2,5?1025 молекул, на висоті бл. 100 км, в нижніх шарах термосфери, – приблизно 1019, на висоті 200 км, в іоносфері, – 5?1015 і, по розрахунках, на висоті бл. 850 км – приблизно 1012 молекул. В міжпланетному просторі концентрація молекул складає 108–109 на 1 м3.

На висоті бл. 100 км кількість молекул невелике, і вони рідко стикаються між собою. Середня відстань, яку долає хаотично молекула до зіткнення з іншою такою ж молекулою, що рухається, називається її середнім вільним пробігом. Шар, в якому ця величина настільки збільшується, що вірогідністю міжмолекулярних або міжатомних зіткнень можна нехтувати, знаходиться на межі між термосферою і вищерозміщеною оболонкою (экзосферою) і називається термопаузою. Термопауза знаходиться від земної поверхні приблизно на 650 км.

При певній температурі швидкість руху молекули залежить від її маси: більш легкі молекули рухаються швидше важких. В нижній атмосфері, де вільний пробіг дуже короткий, не спостерігається помітного розділення газів по їх молекулярній вазі, але воно виражено вище 100 км. Крім того, під впливом ультрафіолетового і рентгенівського випромінювання Сонця молекули кисню розпадаються на атоми, маса яких складає половину маси молекули. Тому у міру видалення від поверхні Землі атомарний кисень придбаває все більше значення у складі атмосфери і на висоті бл. 200 км стає її головним компонентом. Вище, приблизно на відстані 1200 км від поверхні Землі, переважають легкі гази – гелій і водень. З них і полягає зовнішня оболонка атмосфери. Таке розділення по вазі, зване дифузним розшаруванням, нагадує розділення сумішей за допомогою центрифуги.

Екзосферой називається зовнішній шар атмосфери, що виділяється на основі змін температури і властивостей нейтрального газу. Молекули і атоми в экзосфері обертаються навкруги Землі по балістичних орбітах під впливом сили тяжкості. Деякі з цих орбіт параболічні і схожі на траєкторії метальних снарядів. Молекули можуть обертатися навкруги Землі і по еліптичних орбітах, як супутники. Деякі молекули, в основному водню і гелію, мають розімкнені траєкторії і йдуть в космічний простір.

Екологічний стан планети став глобальною проблемою світового масштабу в 21-ом столітті, яку намагаються вирішити учені багатьох країн світу.

Стан природи навколо повинен примусити нас задати собі питання: ”А чи наші діти житимуть на голубій планеті Землі?”

На всіх стадіях свого розвитку людина була тісно пов'язана з навколишнім світом. Але з тих пір, як з'явилося високоіндустріальне суспільство, небезпечне втручання людини в природу різко посилилося, розширився об'єм цього втручання і зараз загрожує стати глобальною небезпекою для людства. Витрата деяких видів сировини підвищується, все більше орних земель вибуває з економіки, так на них будуються міста і заводи. Людині доводиться все більше втручатися в господарство біосфери - тієї частини нашої планети, в якій існує життя. Біосфера Землі в даний час піддається наростаючій антропогенній дії. При цьому можна виділити декілька найістотніших процесів, будь-який з яких не покращує екологічну ситуацію на планеті. Наймасштабнішим і значним є хімічне забруднення середовища невластивими їй речовинами хімічної природи. Серед них - газоподібні і аерозольні забруднювачі промислово-побутового походження. Прогресує і накопичення вуглекислого газу в атмосфері. Подальший розвиток цього процесу усилюватиме небажану тенденцію у бік підвищення середньорічної температури на планеті. Викликає тривогу у екологів і забруднення Світового океану, що продовжується, нафтою і нафтопродуктами, що досягло вже 11/5 його загальної поверхні. Нафтове забруднення таких розмірів може викликати істотні порушення газо і водообміну між гідросферою і атмосферою. Не викликає сумнівів і значення хімічного забруднення грунту пестицидами і її підвищена кислотність, що веде до розпаду екосистеми. В цілому всі розглянуті чинники, яким можна приписати забруднюючий ефект, роблять помітний вплив на процеси, що відбуваються в біосфері.

Промислове забруднення. Людина забруднює атмосферу вже тисячоліттями, проте наслідки вживання вогню, яким він користувався весь цей період, були незначні. Доводилося миритися з тим, що дим заважав диханню, і що сажа лягала чорним покривом на стелі і стінах житла. Одержуване тепло було для людини важливіше, ніж чисте повітря і не закопчені стіни печери. Це початкове забруднення повітря не представляло проблеми, бо люди мешкали тоді невеликими групами, займаючи обширне незаймане природне середовище. І навіть значне зосередження людей на порівняно невеликій території, як це було в класичній старовині, не супроводилося ще серйозними наслідками.


Так було аж до початку дев'ятнадцятого століття. Лише за останні сто років розвиток промисловості "обдарував" нас такими виробничими процесами, наслідки яких спочатку людина ще не могла собі уявити. Виникли міста-мільйонери, зростання яких зупинити не можна. Все це результат великих винаходів і завоювань людини.

В основному існують три основні джерела забруднення атмосфери: промисловість, побутові котельні, транспорт. Частка кожного з цих джерел загалом, забрудненні повітря сильно розрізняється залежно від місця. Зараз загальновизнано, що найбільш сильно забруднює повітря промислове виробництво. Джерела забрудненні - теплоелектростанції, які разом з димом викидають в повітря сірчистий і вуглекислий газ; металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, які викидають у повітря окиси азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, з'єднання фосфору, частинки і з'єднання ртуті і миш'яку; хімічні і цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють в повітря в результаті спалювання палива для потреб промисловості, опалювання жител, роботи транспорту, спалювань і переробок побутових і промислових відходів. Атмосферні забруднювачі розділяють на первинні, що поступають безпосередньо в атмосферу, і вторинні, є результатом перетворення останніх. Так, що поступає в атмосферу сірчистий газ окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали сульфату амонія. Так само, в результаті хімічних, фотохімічних, физико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами і компонентами атмосфери, утворюються інші вторинні ознаки. Основним джерелом забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні і хімічні підприємства, котельні установки, споживаючі більше 170% твердого і рідкого палива, що щорічно здобувається. Шкідливими основними домішками пирогенного походження є наступні:

а) Оксид вуглецю. Виходить при неповному тому, що згоряє вуглецевих речовин. В повітря він потрапляє в результаті спалювання твердих відходів, з вихлопними газами і викидами промислових підприємств. Щорічно цього газу поступає в атмосферу не менше 1250 млн.т. Оксид вуглецю є з'єднанням, активно реагуючим з складовими частинами атмосфери і сприяє підвищенню температури на планеті, і створенню парникового ефекту.

б) Сірчистий ангідрид. Виділяється в процесі того, що згоряє сірку палива або переробки сірчистих руд, що містить (до 170 млн.т. в рік). Частина з'єднань сірки виділяється при горінні органічних залишків в гірничорудних відвалах. Тільки в США загальна кількість викинутого в атмосферу сірчистого ангідриду склала 65 відсотків від загальносвітового викиду.

в) Сірчаний ангідрид. Утворюється при окисленні сірчистого ангідриду. Кінцевим продуктом реакції є аерозоль або розчин сірчаної кислоти в дощовій воді, який підкисляє грунт, загострює захворювання дихальних шляхів людини. Випадання аерозоля сірчаної кислоти з димових факелів хімічних підприємств наголошується при низькій хмарності і високій вогкості повітря. Листові пластинки рослин, що виростають на відстані менше 11 км. від таких підприємств, звичайно густо усіяні дрібними некротичними плямами, що утворилися в місцях осідання крапель сірчаної кислоти. Пірометаллургичеськіє підприємства кольорової і чорної металургії, а також ТЕС щорічно викидають в атмосферу 1десятки мільйонів тонн сірчаного ангідриду.

г) Сірководень і сірковуглець. Поступають в атмосферу роздільно або разом з іншими з'єднаннями сірки. Основними джерелами викиду є підприємства по виготовленню штучного волокна, цукру, коксохімічні, нафтопереробні, а також нафтопромисли. В атмосфері при взаємодії з іншими забруднювачами піддаються повільному окисленню до сірчаного ангідриду.

д) Оксиди азоту. Основними джерелами викиду є підприємства, азотні добрива, що проводять, азотну кислоту і нітрати, анілінові фарбники, нітроз”єдння, віскозний шовк, целулоїд. Кількість оксидів азоту, що поступають в атмосферу, складає 20 млн.т. в рік.

е) З'єднання фтору. Джерелами забруднення є підприємства по виробництву алюмінію, емалей, скла, кераміки, стали, фосфорних добрив. Фторсодержащие речовини поступають в атмосферу у вигляді газоподібних з'єднань - фтороводню або пил фториду натрію і кальцію. З'єднання характеризуються токсичним ефектом. Похідні фтору є сильними інсектицидами.

ж) З'єднання хлора. Поступають в атмосферу від хімічних підприємств, що проводять соляну кислоту, пестициди з вмістом хлору, органічні фарбники, гідролізний спирт, хлорне вапно, соду. В атмосфері зустрічаються як домішка молекули хлора і пари соляної кислоти. Токсичність хлора визначається видом з'єднань і їх концентрацією. В металургійній промисловості при виплавці чавуну і при переробці його на сталь відбувається викид в атмосферу важких різних металів і отруйних газів. Так, з розрахунку на 11 т. 0передельного чавуну виділяється окрім 12,7 кг. 0сернистого газу і 14,5 кг. 0пылевых частинок, що визначають кількість з'єднань миш'яку, фосфору, сурми, свинцю, пари ртуті і рідкісних металів, смоляних речовин і ціаністого водню.

Забруднення транспортними засобами. В останні десятиріччя у зв'язку з швидким розвитком автотранспорту і авіації істотно збільшилася частка викидів, що поступають в атмосферу від рухомих джерел: вантажних і легкових автомобілів, тракторів, тепловозів і літаків. Згідно оцінкам, в містах на частку автотранспорту доводиться (в залежності т розвитку в даному місті промисловості і числа автомобілів) від 30 до 70 % загальної маси викидів. В США в цілому по країні, принаймні, 40 % загальної маси п'яти основних забруднюючих речовин складають викиди рухомих джерел.

Автотранспорт. Основний внесок в забруднення атмосфери вносять автомобілі, що працюють на бензині (в США на їх частку доводиться близько 75 %), потім літаки (приблизно 5 %), автомобілі з дизельними двигунами (близько 4 %), трактори і інші сільськогосподарські машини (близько 4 %), залізничний і водний транспорт (приблизно 2 %). До основних забруднюючим атмосферу речовин, які викидають рухомі джерела, (загальне число таких речовин перевищує 40), відносяться оксид вуглецю (в США його частка в загальній масі складає близько 70 %), вуглеводні (приблизно 19 %) і оксиди азоту (близько 9 %). Оксид вуглецю (CO) і оксиди азоту #@: поступають в атмосферу тільки з вихлопними газами, тоді як не повністю згорілі вуглеводні #@; поступають як разом з вихлопними газами, #@<, так і з картера #@=, паливного бака #@> і карбюратора #@?; тверді домішки поступають в основному з вихлопними газами #@@ і з картера #@A.

Найбільша кількість забруднюючих речовин викидається при розгоні автомобіля, особливо при швидкому, а також при русі з малою швидкістю (з діапазону найекономічніших). Відносна частка (від загальної маси викидів) вуглеводнів і оксиду вуглецю найбільш висока при гальмуванні і на холостому ходу, частка оксидів азоту - при розгоні. З цих даних виходить, що автомобілі особливо сильно забруднюють повітряне середовище при частих зупинках і при русі з малою швидкістю.

Створювані в містах системи руху в режимі "зеленої хвилі", істотно що скорочують число зупинок транспорту на перехрестях, покликані скоротити забруднення атмосферного повітря в містах. Великий вплив на якість і кількість викидів домішок надає режим роботи двигуна, зокрема співвідношення між масами палива і повітря, момент запалення, якість палива, відношення поверхні камери згоряє до її об'єму і ін. При збільшенні відношення маси повітря і палива, що поступає в камеру згоряє, скорочуються викиди оксиду вуглецю і вуглеводнів, але зростає викид оксидів азоту.

Не дивлячись на те, що дизельні двигуни більш економічні, таких речовин, як З, HnCm, NOx, викидають не більше ніж бензинові, вони істотно більше викидають диму (переважно незгорілого вуглецю), який до того ж володіє неприємним запахом, створюваним деякими незгорілими вуглеводнями. В поєднанні ж із створюваним шумом дизельні двигуни не тільки сильніше забруднюють середовище, але і впливають на здоров'я людини набагато більшою мірою, ніж бензинові.

Авіатранспорт. Хоча сумарний викид забруднюючих речовин двигунами літаків порівняно невеликий (для міста, країни), в районі аеропорту ці викиди вносять визначальний внесок в забруднення середовища. До того ж турбореактивні двигуни (так само як дизельні) при посадці і зльоті викидають добре помітний на око шлейф диму. Значну кількість домішок в аеропорту викидають і наземні пересувні засоби, під'їжджаючі і від'їжджаючі автомобілі.

Згідно отриманим оцінкам, в середньому близько 42 % загальної витрати палива витрачається на вирулювання літака до злітно-посадочної смуги (ВПП) перед зльотом і на зарулювання з ВПП після посадки (за часом в середньому близько 22 мін). При цьому частка незгорілого і викинутого в атмосферу палива при рулюванні набагато більше, ніж у польоті. Крім поліпшення роботи двигунів (розпиленість палива, збагачення суміші в зоні горіння, використовування присадок до палива, уприскування води і ін.), істотного зменшення викидів можна добитися шляхом скорочення часу роботи двигунів на землі і числа працюючих двигунів при рулюванні (тільки за рахунок останнього досягається зниження викидів в 3 - 8 разів).

В останні 10 - 15 років велику увагу надається дослідженню тих ефектів, які можуть виникнути у зв'язку з польотами надзвукових літаків і космічних кораблів. Ці польоти супроводяться забрудненням стратосфери оксидами азоту і сірчаною кислотою (надзвукові літаки), а також частинками оксиду алюмінію (транспортні космічні кораблі). Оскільки ці забруднюючі речовини руйнують озон, то спочатку створилася думка (підкріплене відповідними модельними розрахунками), що плановане зростання числа польотів надзвукових літаків і транспортних космічних кораблів приведе до істотного зменшення зміст озону зі всіма згубними подальшими діями ультрафіолетової радіації на біосферу Землі. Проте більш глибокий підхід до цієї проблеми дозволив зробити висновок про слабий вплив викиди надзвукових літаків на стан стратосфери. Так, при сучасному числі надзвукових літаків і викиді забруднюючих речовин на висоті близько 16 км відносне зменшення змісту О3 може скласти приблизно 0.60; якщо їх число зросте до 200 і висота польоту буде близька до 20 км, то відносне зменшення змісту О3 може піднятися до 17%. Глобальна приземна температура повітря за рахунок парникового ефекту, створюваного викидами надзвуковими літаками може підвищитися не більше ніж на 0,1C/

Більш сильну дію на озонний шар і глобальну температуру повітря можуть надати хлорфторметани (ХФМ0 фреон-11 і фреон-12  гази, що утворюються зокрема, при випаровуванні аерозольних препаратів, які використовуються (переважно жінками) для фарбування волосся. Оскільки ХФМ дуже інертні, то вони розповсюджуються і довго живуть не тільки в тропосфері, але і в стратосфері. Володіючи досить сильними смугами поглинання у вікні прозорості атмосфери (8-12 мкм), фреони усилюють парниковий ефект. Що намітилося в останні десятиріччя темпи зростання виробництва фреонів можуть привести до збільшення змісту фреону-11 і фреону-12 в 2030 р. до 0,8 і 2,3 млрд. (при сучасних значеннях 0,1 і 0,2 млрд.). Під впливом такої кількості фреонів загальний вміст озону в атмосфері зменшиться на 18%, а в нижній стратосфері навіть на 40; глобальна приземна температура зросте на 0,12-0,21З.

На закінчення можна відзначити, що всі ці антропогенні ефекти перекриваються в глобальному масштабі природними чинниками, наприклад, забрудненням атмосфери вулканічними виверженнями.

ЗАХИСТ АТМОСФЕРИ ВІД ЗАБРУДНЕНЬ


Проблема забруднення повітря в містах і загальне погіршення якості атмосферного повітря викликає серйозну заклопотаність. Для оцінки рівня забруднення атмосфери в 506 містах Росії створена сіть постів загальнодержавної служби спостережень і контролю за забрудненням атмосфери як частини природного середовища. На сіті визначається вміст в атмосфері шкідливих різних речовин, що поступають від антропогенних джерел викидів. Спостереження проводяться співробітниками місцевих організацій Госькомгидромета, Госькомекологиі, Госсанепіднадзора, санітарно-промислових лабораторій різних підприємств. В деяких містах спостереження проводяться одночасно всіма відомствами. Контроль якості атмосферного повітря в населених пунктах організовується відповідно до Госту 17.2.3.01-86 «Охорона природи. Атмосфера. Правила контролю якості повітря населених пунктів», для чого встановлюють три категорії постів спостережень за забрудненням атмосфери: стаціонарний, маршрутний, пересувний або підфакельний. Стаціонарні пости призначені для забезпечення безперервного контролю за змістом забруднюючих речовин або регулярного відбору проб повітря для подальшого контролю, для цього в різних районах міста встановлюються стаціонарні павільйони, оснащені устаткуванням для проведення регулярних спостережень за рівнем забруднення атмосфери. Регулярні спостереження проводяться і на маршрутних постах, за допомогою обладнаних для цієї мети автомашин. Спостереження на стаціонарних і маршрутних постах в різних точках міста дозволяє стежити за рівнем забруднення атмосфери. В кожному місті проводять визначення концентрацій основних забруднюючих речовин, тобто тих, які викидаються в атмосферу майже всіма джерелами: пил, оксиди сірки, оксиди азоту, оксид вуглецю і ін. Крім того, вимірюються концентрації речовин, найбільш характерних для викидів підприємств даного міста. Для вивчення особливостей забруднення повітря викидами окремих промислових підприємств проводяться вимірювання концентрацій з підвітряної сторони під димовим факелом, що виходить з труб підприємства на різній відстані від нього. Підфакельні спостереження проводяться на автомашині або на стаціонарних постах. Щоб детально ознайомитися з особливостями забруднення повітря, створюваного автомобілями, проводяться спеціальні обстеження поблизу магістралей.
Хімічні методи відчистки від газо- і пароподібних викидів в атмосферу. Процеси очищення технологічних і вентиляційних викидів машинобудівних підприємств від газо- і пароподібних домішок характеризуються поряд особливостей: по-перше, гази, що викидаються в атмосферу, мають достатньо високу температуру і містять велику кількість пилу, що істотно утрудняє процес газоочистки і вимагає попередньої підготовки газів, що відходять; по-друге, концентрація газоподібних і пароподібних домішок частіше у вентиляційних і рідше в технологічних викидах звичайно змінна і дуже низька.

Методи очищення промислових викидів від газоподібних домішок по характеру протікання физико-хімічних процесів діляться на чотири групи: промивка викидів розчинниками домішки (метод абсорбції); промивка викидів розчинами реагентів, що зв'язують домішки хімічно (метод хемосорбції); поглинання газоподібних домішок твердими активними речовинами (метод адсорбції); поглинання домішок шляхом застосування каталітичного перетворення.

Метод абсорбції. Цей метод полягає в розділенні газо-повітряній суміші на складові частини шляхом поглинання одного або декількох газових компонентів цієї суміші поглиначем (званих абсорбентом) з утворенням розчину. Рідину (абсорбент), що поглинається, вибирають з умови розчинності в ній газу, температури і парциального тиску газу, що поглинається, над рідиною. Вирішальною умовою при виборі абсорбенту є розчинність в ньому витягуваного компоненту і її залежність від температури і тиску. Якщо розчинність газів при 0° З і парциальному тиску 101,3 кПа складає сотні грамів на 1 кг розчинника, то такі гази називаються добре розчинними.

Для видалення з технологічних викидів таких газів, як аміак, хлористий або фтористий водень, доцільно застосувати як поглинювальна рідина воду, оскільки розчинність їх у воді складає сотні грамів на 1 кг води. При поглинанні ж з газів сірчистого ангідриду або хлора витрата води буде значною, оскільки розчинність їх складає соті частки грама на 1 кг води. В деяких спеціальних випадках замість води застосовують водні розчини таких хімічних речовин, як сірчана кислота (для уловлювання водяної пари), в'язкі масла (для уловлювання ароматичних вуглеводнів з коксівного газу) і ін. Застосування методів абсорбції очищення, як правило, зв'язано з використанням схем, що включають вузли абсорбції і десорбції. Десорбція розчиненого газу (або регенерація розчинника) проводиться або зниженням загального тиску (або парциального тиск) домішки, або підвищенням температури, або використовуванням обох прийомів одночасно. Залежно від конкретних задач застосовуються абсорбенти різних конструкцій: плівкові, насадочні, трубчасті і ін. Найбільше розповсюдження отримали скруббери, є насадкою, розміщеною в порожнині вертикальної колони. Як насадка, що забезпечує велику поверхню контакту газу з рідиною, звичайно використовуються кільця Ролінга, кільця з перфорованими стінками і ін. матеріали.

Метод хемосорбції. Заснований на поглинанні газів і пари твердими або рідкими поглиначами з освітою мало летючих або малорозчинних хімічних з'єднань.

Прикладом хемосорбції може служити очищення газо-повітряній суміші від сірководня шляхом застосування миш'яково-лужного, этаноламинового і інших розчинів. При миш'яково-лужному методі витягуваний з газу, що відходить, сірководень зв'язується окси-сульфомишьяковой сіллю, що знаходиться у водному розчині.

Методи абсорбції і хемосорбції, вживані для очищення промислових викидів, називаються мокрими методами. Перевага методів абсорбції полягає в можливості економічного очищення великої кількості газів і здійснення безперервних технічних процесів.

Основний недолік мокрих методів полягає в тому, що перед очищенням і після її здійснення сильно знижується температура газів, що приводить зрештою до зниження ефективності розсіювання залишкових газів в атмосфері.

Метод адсорбції заснований на фізичних властивостях деяких твердих тіл з ультрамікроскопіческой пористістю селективно витягувати і концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти з газової суміші. В пористих тілах з капілярною структурою поверхневе поглинання доповнюється капілярною конденсацією. Найбільш широко як адсорбент використовується активоване вугілля. Він застосовується для очищення газів від органічної пари, видалення неприємних запахів і газоподібних домішок, що містяться в промислових викидах, а також летючих розчинників і цілого ряду інших газів. Як адсорбенти застосовуються також прості і комплексні оксиди (активований глинозем, силикагель, активований оксид алюмінію, синтетичний цеолити або молекулярні сита), які володіють більшою селективною здатністю, ніж активоване вугілля. Проте вони не можуть використовуватися для очищення дуже вологих газів. Деякі адсорбенти іноді просочуються відповідними реактивами, що підвищують ефективність адсорбції, оскільки на поверхні адсорбенту відбувається хемосорбція. Як такі реактиви можуть бути використаний розчини, які за рахунок хімічних реакцій перетворюють шкідливу домішку на нешкідливу.

Конструктивно адсорбенти виконуються у вигляді вертикальних, горизонтальних або кільцевих місткостей, заповнених пористим адсорбентом, через який фільтрується потік газу, що очищається.

Вибір конструкції визначається швидкістю газової суміші, розміром частинок адсорбенту, необхідним ступенем очищення і поряд інших чинників. Вертикальні адсорбенти, як правило, знаходять застосування при невеликих об'ємах газу, що очищається; горизонтальні і кільцеві — при високій продуктивності, що досягає десятків і сотень тисяч мУч.

Фільтрація газу відбувається через нерухомий (адсорбери періодичної дії) або рухається шар адсорбенту. Найбільше розповсюдження отримали адсорбери періодичної дії, в яких період контакту газу, що очищається, з твердим адсорбентом чергує з періодом регенерації адсорбенту.

Установка періодичної дії (з нерухомим шаром адсорбенту) відрізняється конструктивною простотою, але має низькі швидкості газового потоку, що допускаються, і, отже, підвищену металоємність і громіздкість. Процес очищення в таких апаратах носить періодичний характер, тобто відпрацьований, втратив активність поглинач час від часу замінюють або регенерують. Істотним недоліком таких апаратів є великі енергетичні витрати, пов'язані з подоланням гідравлічного опору шару адсорбенту. Рух адсорбенту в щільному шарі під дією сили тяжкості або у висхідному потоці повітря, що очищається, забезпечує безперервність роботи установки. Такі методи дозволяють більш повно, ніж при проведенні процесу з нерухомим шаром адсорбенту, використовувати адсорбційну здатність сорбента, організувати процес десорбції, а також спростити умови експлуатації устаткування. Як недолік цих методів слід зазначити значні втрати адсорбенту за рахунок ударів частинок один об одного і стирання об спинки апарату.

Каталітичний метод. Цим методом перетворюють токсичні компоненти промислових викидів в речовини нешкідливі або менш шкідливі для навколишнього середовища шляхом введення в систему додаткових речовин, званих каталізаторами. Каталітичні методи засновані на взаємодії речовин, що видаляються, з однією з компонентів, присутніх в газі, що очищається, або із спеціально доданим в суміш речовиною на твердих каталізаторах. Дія каталізаторів виявляється в проміжній (поверхневому хімічному) взаємодії каталізатора з реагуючими з'єднаннями, в результаті якого утворюються проміжні речовини і регенерований каталізатор.

Методи підбору каталізаторів відрізняються великою різноманітністю, але всі вони базуються в основному на емпіричних або напівемпіричних способах. Про активність каталізаторів судять по кількості продукту, одержуваного з одиниці об'єму каталізатора, або по швидкості каталітичних процесів, при яких забезпечується необхідний ступінь перетворення. В більшості випадків каталізаторами можуть бути метали або їх з'єднання (платина і метали платинового ряду, оксиди міді і марганцю і т. д.). Для здійснення каталітичного процесу необхідні незначні кількості каталізатора, розташованого так, щоб забезпечувати максимальну поверхню контакту з газовим потоком. Каталізатори звичайно виконуються у вигляді куль, кілець або дроту, звитого в спіраль.

Останніми роками каталітичні методи очищення знайшли застосування для нейтралізації вихлопних газів автомобілів. Для комплексного очищення вихлопних газів — окислення продуктів неповного згоряння і відновлення оксиду азоту — застосовують двухступінчатий каталітичний нейтралізатор.

Як відновний каталізатор застосовують арсениди металів (мідно-нікелевий сплав) або каталізатор з благородних металів (наприклад, платина на глиноземі). Після відновленого каталізатора до відпрацьованих газів для створення окисного середовища через патрубок 3 підводиться вторинне повітря. На окислювальному каталізаторі відбувається нейтралізація продуктів неповного згоряє — оксиду вуглецю і вуглеводнів:

Для окислювальних процесів застосовують каталізатор з перехідних металів (мідь, нікель, хром і ін.). Вміст оксиду вуглецю у вихлопних газах автомобіля з нейтралізатором знижується майже в 10 разів, а вуглеводень — 8 разів. Широкому застосуванню каталітичних нейтралізаторів перешкоджає використовування бензину, який містить певну кількість свинцю. Свинець дезактивує каталізатори протягом 100—200 ч.

Термічний метод. Достатньо великий розвиток у вітчизняній практиці нейтралізації шкідливих домішок, що містяться у вентиляційних і інших викидах, має високотемпературне допалювання (термічна нейтралізація). Для здійснення допалювання (реакції окислення) необхідна підтримка високих температур газу, що очищається, і наявність достатньої кількості кисню.

Одним з найпростіших пристроїв, що використовуються для вогняного знешкодження технологічних і вентиляційних викидів, є пальник, призначений для спалювання природного газу.

ВИСНОВОК




На порозі III тисячоліття немає необхідності доводити гостроту і масштабність, а значить, і небезпека склалася в світі екологічної ситуації. Винуватцем екологічної кризи на Землі стала людина. Він же є як суб'єктом, так і об'єктом останнього. Ніякому іншому біологічному вигляду не вдалося знищити таке велике число інших видів, необоротно змінити екологічну ситуацію на планеті. Але не можна зупинити просування людства вперед, навряд чи можлива відмова від створюваної їм штучної біосфери, від створених їм умов життя. Що робити? Якими шляхами рухатися людству далі? Які пріоритети вважати основними? Що важливіше екологія або науково – технічний прогрес? Проблема виживання, проблема збереження природної біосфери може бути вирішений тільки шляхом компромісів і пошуків оптимальних рішень, вихід в коеволюції (сумісної, взаємозв'язаної еволюції біосфери і людського суспільства). Виживання людини в умовах глобальної екологічної кризи, поза сумнівом, залежить від наукових знань, упровадження в практику нових технічних досягнень. Але ці досягнення не зможуть принести очікуваних результатів без опори на етичне виховання і певні культурні традиції. На жаль, усвідомлення важливості екологічної освіти і виховання прийшло лише останніми роками. В теж час технократичні установки настільки сильні, що вихід з екологічної кризи як і раніше шукається в звичних шляхах: створення «екологічно чистих виробництв», ухвалення природоохоронних законів, контроль за виробництвом і т. п., - іншими словами, коли скоро екологічна криза породжена технічним прогресом, то треба просто внести відповідні корективи в напрям цього прогресу. Екологічна криза мислиться як щось зовнішнє по відношенню до людини, а не якось, що укладено в ньому самому.
На закінчення потрібно відзначити, що кожний повинен задуматися над тим, що він зробив сьогодні для того, щоб життя на планеті завтра не померло.




Список використаних джерел і літератури:


1. Дрейер О. До., Лось В. А. Экология і стійкий розвиток: Навчальний посібник. – М.: Ізд. УРАО. – 1997. – З. 3-7, 75- 95, 146- 155.

2. Держкомстат України. // 33 канал. – 1999. – 25 березня. - №13. – З. 4.
3. Злобін Ю. А. Основи екології. – К.: Вигляд. “Лібра”. – ТОВ. – 1998. – З. 7-239.


Скачать файл (36.4 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации