Роль атмосферы в жизни Земли
С атмосферой на Земле связаны все жизненные процессы. Дыхание живых организмов и, прежде всего, человека и животных, это окисление крови кислородом воздуха. Для приготовления пищи и защиты от холода, человек тоже использует кислород, когда зажигает огонь. Музыка, шум города, общение людей – это все звуки, а звук – это не что иное, как волны в воздушном океане. Без воздушного океана одна сторона Земли нагревалась бы до точки кипения, а противоположная, наоборот, охлаждалась до абсолютного нуля. Эта верхняя, легкая, подвижная и непостоянная оболочка планеты играет огромную роль в жизни человека.
Атмосфера планеты – это невидимая её «броня», защищающая от метеоритов, избирательно пропускающая солнечную радиацию, задерживающая вредное космическое излучение. Атмосфера не только мир звуков, это мягкий переход от света к тени, это голубое небо над Землей.
Атмосфера – это «одежда» планеты. Благодаря водяному пару, углекислому газу, тепло Земли не уходит в космос. Воздушный океан взаимодействует со всеми сферами – воздух входит в состав живых организмов, горных пород, гидросферы. В газовом составе атмосферы преобладает азот ($78$ %) и кислород ($21$ %). На остальные газы приходится всего $1$%. Входящие в состав атмосферы газы имеют определенную плотность, поэтому на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли оказывают давление, равное массе воздуха. Давление часто меняется, потому что воздух находится в постоянном движении и люди могут физически это ощущать.
Под влиянием хозяйственной деятельности человека в последнее столетие в химическом составе атмосферы произошли изменения. Увеличились выбросы углекислого газа, метана, закиси азота и др. Аэрозоли промышленных предприятий принимают участие в загрязнении атмосферного воздуха вредными примесями. Состояние атмосферы в крупных промышленных районах представляет серьезную опасность для здоровья. А таких мест, где воздух сохраняет естественную чистоту и качество на Земле почти не осталось. Не только здоровье человека зависит от качества воздуха, но и состояние, и качество биологических ресурсов, безопасность сырья для производства товаров народного потребления. Почти все страны мира загрязняют воздух ядовитыми веществами, выбрасываемыми не только предприятиями, но и развивающимся транспортом. В конечном итоге все вредные вещества, оказавшиеся в атмосфере, приводят к уменьшению озонового слоя и повышению температуры воздуха. Первые сигналы этого бедствия уже есть. К сожалению, меры по борьбе с загрязнением атмосферного воздуха, принимаемые сегодня не всегда достаточны. Возрастающее загрязнение воздушными потоками переносится на большие расстояния и наносит огромный ущерб всей природной среде.
Химическое загрязнение атмосферы
Загрязнение атмосферы – это изменение её химического состава в результате поступления примесей естественного или антропогенного происхождения.
Выделяют три вида веществ-загрязнителей: газы, аэрозоли, пыль.
Аэрозоли – твердые диспергированные частицы, которые длительное время могут находиться в атмосфере во взвешенном состоянии.
Сильными загрязнителями являются углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, метан.
Высокий уровень загрязнения дают предприятия черной и цветной металлургии, предприятия химии и нефтехимии, стройиндустрии, энергетики, предприятия целлюлозно-бумажной промышленности, ряд котельных в городах. К сильным источникам загрязнений относятся теплоэлектростанции, выбрасывающие с дымом сернистый и углекислый газ. В результате работы металлургических заводов в воздухе оказываются окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, ртути и мышьяка. Свою долю вредных примесей дают предприятия по сжиганию и переработке бытовых и промышленных отходов, работа транспорта, отопление жилищ, сжигание топлива для нужд промышленности. Загрязнители воздуха могут поступать в атмосферу непосредственно – в этом случае они называются первичными и загрязнители, которые являются результатом превращения последних – это вторичные загрязнители. Например, сернистый газ, поступающий в атмосферу, окисляется до серного ангидрида и, взаимодействуя с парами воды, он образует капельки серной кислоты.
Взаимодействие серного ангидрида с аммиаком образует кристаллы сульфата аммония.
Примеси пирогенного происхождения – оксид углерода, сернистый ангидрид, сероуглерод, оксиды азота, соединения фтора, соединения хлора.
В России загрязнение воздуха в $ 84$ городах превышает ПДК в $10$ раз, а на одного жителя страны приходится около $342$ кг выбросов. От смога страдают крупнейшие города мира, причины которого связаны с высокой концентрацией сернистого газа, пылевых частиц и тумана. Сильный смог, например, спустился на Лондон в $1952$ г, который за $4$ дня унес жизни $4000$ человек, а десятки тысяч получили легочные и бронхиальные заболевания.
Охрана атмосферы
Охрана чистоты и качества атмосферного воздуха зависит от всего мирового сообщества. Одна страна решить эту глобальную проблему не сможет, поэтому необходимо объединить усилия всех стран мира. В принципе пути снижения и ликвидации загрязнения атмосферы хорошо известны:
- Разработка и внедрение очистных фильтров;
- Использование экологически безопасных источников энергии;
- Безотходная технология производства;
- Решение проблемы выхлопных газов автомобилей;
- Озеленение населенных пунктов.
В борьбе с промышленным загрязнением атмосферы основным средством являются различные фильтры, через которые осуществляется очистка выбросов. Фильтры могут быть механические, электрические, магнитные, звуковые и др. Главное их предназначение заключается в улавливании пыли, пара, газов.
Безусловно, что эффективность работы будет зависеть от физико-химических свойств загрязнителей и от совершенства применяемых методов и аппаратов. Даже при грубой очистке выбросов загрязнителей устраняется от $70$-$84\%$. Средняя очистка удаляет $95$-$98\%$, а тонкая – $99\%$ загрязнителей. Помимо всего прочего, при очистке предприятия получают дополнительное сырье. Например, улавливание серы из газовых отходов дает многие тонны дешевой серной кислоты. Конечно, решить проблему охраны атмосферы только с помощью очистных сооружений, невозможно, необходим целый комплекс мероприятий и, прежде всего, внедрение безотходных технологий.
Эффективность таких технологий будет только в том случае, если строится она по аналогии с процессами, происходящими в биосфере. А это значит, что отходы одного звена используются в экосистеме другими звеньями. Специалисты считают, что за этим будущее промышленности и идеальный путь сохранения чистоты окружающей среды.
Сохранить воздух чистым и предохранить атмосферу от загрязнения можно еще одним способом – использованием новых экологически безопасных источников энергии. Например, работа электростанций на альтернативных источниках – ветре, термальных водах, приливах и отливах и др. Проведенные современные исследования позволили разработать и внедрить в практику новые приемы, снижающие и предотвращающие загрязнение воздуха от выхлопных газов автомобилей. Загрязнения частично снижаются при установке в двигателях автомобилей фильтров и дожигающих устройств. Замена двигателя внутреннего сгорания принципиально иным будет кардинальным решением этой проблемы.
Образцы газотурбинных, роторных, солнечных и других двигателей уже созданы. Довольно перспективными средствами передвижения являются электромобили, хотя современные модели их еще несовершенны. Есть нюансы, которые пока не позволяют им конкурировать с современными автомобилями.
В борьбе за чистоту воздуха большое значение имеет озеленение городов и промышленных центров. Растения обогащают воздух кислородом, на них оседает $72\%$ взвешенных в воздухе частиц пыли и $60$ % диоксида серы. Деревья и кустарники выделяют биологически-активные вещества – фитонциды, убивающие бактерии, ну и, наконец, растения регулируют микроклимат города, поглощают и снижают городской шум.
