Экологические проблемы атмосферы

Загрязнение атмосферы

На протяжении тысячелетий люди загрязняли атмосферу. В настоящее время это загрязнение связано с расширением очагов промышленности, с развитием научно-технического прогресса, когда ресурсов требуется все больше. В $60$-е годы $XX$ века принято было считать, что загрязняют атмосферу в основном только большие города и индустриальные центры. Но, оказалось, что загрязнение атмосферы является глобальным явлением, потому что вредные выбросы распространяются на огромные расстояния. Человек и сегодня продолжает порабощать природу, до неузнаваемости меняя лик Земли, а это значит, что и проблемы загрязнения атмосферы, разрушение озонового слоя, кислотные дожди, парниковый эффект, стоят еще острее.

По статистике ежедневно каждый человек вдыхает $20$ тыс. литров воздуха, в котором кроме необходимого для дыхания кислорода содержится огромное количество вредных взвешенных частиц и газов. Все загрязнители атмосферного воздуха условно можно разделить на два основных типа: естественные и антропогенные. В настоящее время преобладающими являются именно антропогенные загрязнители.

Антропогенное загрязнение связано с хозяйственной деятельностью человека и это, прежде всего: сжигание горючих ископаемых, при котором выбросы составляют$ 5$ млрд. т. углекислого газа ежегодно. С момента использования топлива, $1860$-$1960$ гг., т.е. за $100$ лет содержание углекислого газа в атмосфере увеличилось на $18\%$. Работа тепловых электростанций создает условия для образования кислотных дождей, при выделении сернистого газа и мазута. Современные турбореактивные самолеты выпускают в воздух оксиды азота и газообразные фторуглеводороды из аэрозолей, влияющих на озоновый слой. Разнообразные газы, выделяемые в процессе работы предприятий черной и цветной металлургии. Сжигание мусора, добыча полезных ископаемых открытым способом, огромное количество автомобилей на улицах городов. Потенциальную опасность представляет химическое и биохимическое производство и возможность аварийных выбросов чрезвычайно токсичных веществ, микробов и вирусов, способных вызвать целые эпидемии среди людей и животных.

Основными вредными примесями в атмосфере являются:

• Оксид углерода. Попадает при сжигании твердых отходов;
• Сернистый ангидрид. Выделяется при сгорании топлива, содержащего серу;
• Серный ангидрид. Результат окисления сернистого ангидрида;
• Сероводород и сероуглерод. Поступают с соединениями серы от предприятий искусственного волокна, производства сахара, нефтеперерабатывающих комбинатов;
• Оксиды азота. Источники предприятия химической промышленности;
• Соединения фтора. Предприятия цветной металлургии, азотной кислоты, фосфорных удобрений;
• Соединения хлора. Источником являются предприятия химической промышленности.

Только в одной России объем выбросов загрязняющих от стационарных источников составляет ежегодно $22$-$25$ млн. тонн.

К природным загрязнителям атмосферы относятся:

• Извержения вулканов;
• Пыльные бури;
• Лесные пожары;
• Продукты растительного, животного и микробиологического происхождения;
• Частицы морской соли;
• Пыль космического происхождения.

Истощение озонового слоя

В атмосфере на высоте $20$-$50$ км от поверхности Земли, находится слой с особой формой кислорода. Этот слой получил название озонового слоя. Молекула атмосферного кислорода в результате ультрафиолетового излучения Солнца присоединила третий атом кислорода, и получился озон. Слой это очень тонкий, небольшое его количество вместе с потоками воздуха может проникать в нижние слои атмосферы. В результате фотохимических реакций в больших городах при сухой и жаркой погоде может образоваться приземный озон. Он очень опасен, потому что способен разрушить легкие человека, страдают от него также деревья и придорожные кусты. Озон высокий, поглощая ультрафиолетовые лучи, защищает человека. Ученые обнаружили этот слой только в $70$-е годы прошлого столетия и одновременно с этим сделали открытие, что фреоны, широко использующиеся в холодильных установках, кондиционерах, аэрозолях, озон разрушают. Английские ученые в $1985$ г. обнаружили озоновую «дыру» над Антарктидой. Размер этой «дыры» равнялся площади США. Исследования показали, что в атмосфере над материком была высокая концентрация соединения, который образуется при разрушении молекулы озона хлором. Данный факт явился доказательством того, что фреоны создают проблемы озоновых «дыр».

Озоновые «дыры» как бы затягиваются, они не постоянны, но заполнение происходит молекулами соседнего участка, а это приводит к тому, что содержание озона уменьшается. Уменьшение озона даже на $1\%$, считают специалисты, увеличивает заболеваемость раком кожи на $3$-$6\%$. Истощение озонового слоя может непредсказуемо изменить климат планеты, это связано с тем, что температура воздуха, с уменьшением количества озона, будет снижаться, изменится направление господствующих ветров, а вслед за этим и погода.

К настоящему времени, его годовое содержание понизилось на $4$-$5\%$. Уменьшение озона характерно не только для Антарктиды, оно стало заметно проявляться и в районах Арктики.

В $1994$ г. была зафиксирована озоновая аномалия в Северном полушарии. Она «накрыла» огромную площадь от побережья Северного Ледовитого океана до Крыма. Озоновый слой терял свой объем на $10$-$15\%$, и даже до $30\%$ в отдельные месяцы. Катастрофическое падение озона на $40\%$ произошло в $1995$ г. над районами Восточной Сибири. Над планетой образовалась ещё одна озоновая «дыра». Ученые не могут сказать, будет ли она расти и какую территорию захватит. Страны, подписавшие Венскую Конвенцию, не только разрабатывают, но и пытаются осуществить мероприятия по охране озонового слоя.

Суть этих мероприятий сводится к следующему:

• Прекратить производство фреонов и тетрахлорида углерода, разрушающих озон;
• Запретить производство метилбромидов и гидрофреонов;
• Восстановить озоновый слой над Антарктидой с помощью установок для его производства;

Кислотные дожди

Кислота снижает уровень $pH$, чем ниже этот уровень, тем больше ионов водорода содержится в растворе, а это значит, что среда является более кислой. Среднее значение pH для дождевой воды равняется $5,6$, когда эта величина меньше – говорят о кислотных дождях. Виновниками этого являются оксиды серы, азота, хлористый водород, летучие органические соединения (ЛОС). Сам термин в употребление ввел британский химик во второй половине $XIX$ века. Он занимался загрязнением Манчестера и заметил, что изменение состава дождевой воды вызывают пары и дым, попадающие в атмосферу от работающих предприятий. Проведенные исследования показали, что такой дождь обесцвечивает ткани, способствует коррозии металла, разрушает стройматериалы, уничтожает растительность. О вредном воздействии кислотных дождей заговорили спустя почти $100$ лет. Впервые её подняли на конференции ООН по окружающей среде в $1972$ г. По происхождению кислотные дожди бывают естественные и антропогенные.

Причины естественных кислотных дождей:

• Деятельность микроорганизмов;
• Вулканическая деятельность;
• Распад азотсодержащих природных соединений;
• Грозовые разряды;
• Горение древесины и биомассы.

Причины антропогенных кислотных дождей:

• Загрязнение атмосферы;
• Теплоэлектростанции и металлургические предприятия;
• Запуск твердотопливных ракет;
• Предприятия, по производству серной кислоты;
• Выхлопные газы автомобильного транспорта;
• Химические предприятия.

Последствия кислотных дождей:

• Окисление водных ресурсов, особенно рек и озер;
• Вредное воздействие на растительность;
• Разрушение памятников культуры, архитектуры, трубопроводов, машин;
• Отрицательное воздействие на здоровье человека.