Атмосферный воздух

Общие понятия

     Атмосферный воздух – это природная смесь газов приземного слоя атмосферы за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции Земли.

       Толщина воздушной оболочки, окружающей земной шар, не меньше 1000 км – почти в четверть земного радиуса. Масса этой оболочки составляет примерно 5*10¹⁵ т.

        Непосредственно к земной поверхности примыкает тропосфера. Она простирается до высоты 8-10 км над полюсами и 18 км – над экватором. В этом слое идёт непрерывное перемешивание воздуха, что приводит к понижению температуры по мере приближения к Земле примерно по 6,5 °С  на каждый километр. В тропосфере сконцентрировано 75 % всей массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию облаков.

        Выше тропосферы примерно на 50 км простирается стратосфера. Для неё характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры (-56°С) до высоты примерно 25 км. Выше температура начинает повышаться в среднем на 0,6 °С на каждые 100 метров и на уровне 45-54 км достигает 0 °С.  
 

 

           Состав воздуха (в процентах по объёму): 

Азот  (N)               –           78%

Кислород (O₂)         –        21%

Аргон (Ar)           –           0,9%

Углекислый  газ (CO₂)  – 0,03%

Неон (Ne)                     

Гелий (He)                     в очень

Криптон (Kr)                 малых

Водород (H₂)             количествах

Ксенон (Xe)     

       В атмосфере всегда присутствует водяной пар, количество которого непостоянно и колеблется от 0 до 4 % по объёму. Кроме того, в воздухе обычно содержатся различные примеси.  

Значение  атмосферы

        Человек ежегодно потребляет 12-15 кг воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100 литров, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 дней, без воздуха – 5 минут. Воздух необходим всему живому на Земле.

       Атмосфера оберегает человечество от многочисленных опасностей из космоса. Метеориты под влиянием земного притяжения  с огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) врезаются в атмосферу планеты, раскаляются там в результате силы трения о воздух и на высоте около 60-70 км по большей части сгорают.

        Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы Земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря ей на Земле не бывает резких перепадов от морозов к жаре и обратно. Если бы Земля не была окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 °С: днём стояла бы сильная жара (выше 100 °С), а ночью – мороз (-100 °С). Была бы большая разница между зимними и летними температурами. Именно благодаря атмосфере средняя температура на Земле составляет приблизительно 15 °С.

        Газовая оболочка спасает всё  живущее на Земле от космических  излучений – ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей – если бы они достигли земной поверхности, то всё живущее на Земле мгновенно бы исчезло. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают космические излучения.

        Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создаёт то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придаёт нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нём, рассеивает главным образом лучи с короткой длиной волны, то есть фиолетовые, синие и голубые. По мере удаления от Земли, а следовательно, уменьшения плотности и загрязнения воздуха, цвет неба становится темнее, воздушная оболочка приобретает густо-синюю, а в стратосфере – черно-фиолетовую окраску.

        Атмосфера является проводником  звуков. Без неё на Земле царила  бы тишина, невозможна была бы  человеческая речь.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Загрязнение атмосферы. 

        Атмосферный воздух загрязняется  путём внесения в него или образования в нём загрязняющих веществ, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.

        Загрязняющее вещество – примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определённых концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты окружающей природной среды или наносящие ущерб материальным объектам.

        Качество атмосферного воздуха – совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам качества атмосферного воздуха.

        Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.

       Экологический норматив качества атмосферного воздуха – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду.

        Предельно допустимая (критическая) нагрузка – показатель воздействия одного или нескольких вредных (загрязняющих) веществ на окружающую природную среду, превышение которого может принести к вредному воздействию на неё.

        Вредное (загрязняющее) вещество – химическое или биологическое вещество (либо их смесь), содержащееся в атмосферном воздухе,  которое в определённых концентрациях оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду.

        Особенности загрязнения атмосферы  городов связаны с высокой  концентрацией промышленных предприятий  на городской территории, при которой многократно увеличиваются не только объёмы выбросов на единицу территории, но и структура этих выбросов.

        Вещества, загрязняющие атмосферу,  могут быть твёрдыми, жидкими  или газообразными. Они могут  оказывать вредное воздействие на окружающую среду непосредственно, после химических превращений в атмосфере, либо в сочетании с другими веществами.

        Газообразные и жидкие загрязняющие  вещества могут различаться по  химическому составу:

• Соединения серы неорганические (серная кислота H₂SO₄, гидросульфид) и органические (меркаптаны, диметилсульфид и др.);
• Соединения азота неорганические (азотная кислота HNO₃, аммиак NH₃, нитриты) и органические (амины, разбавители, растворитель и др.);
• Соединения галогенов неорганические (фтор F, фтороводород HF, хлор Cl, бром Br и др.) и органические (хлорированные углеводороды, например ДДТ, трихлорэтилен, хлороформ);
• Соединения углерода неорганические (оксид углерода CO, диоксид углерода CO₂ , углеводороды) и органические (спирты, фенол, крезол, простые и сложные эфиры, альдегиды, бензол и его производные).

         Загрязняющие вещества можно  сгруппировать по принципу их  действия: аллергены, тяжелые металлы,  радиоактивные вещества, канцерогены  и мутагены.

        При классификации твёрдых загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферу, применяются различные критерии. Одна из наиболее часто употребляемых классификаций – по содержанию вредных примесей:

• первая группа – пыль, содержащая токсичные компоненты, например, тяжёлые металлы и другие биологически активные токсичные вещества – мышьяк (As), бериллий (Be), фтор (F), германий (Ge), марганец (Mn), ртуть (Hg), цианиды, радиоактивные вещества;
• вторая группа – пыль без биологически активных токсичных компонентов – пыль с фракциями асбеста, каменноугольная пыль, пыль от агломерирования руды, переработки хлопка, джута, шерсти и др.

        В атмосферной пыли можно обнаружить практически все химические элементы, хотя большинство из них присутствует в небольших количествах.

        При оценке загрязнения атмосферы важен период времени, в течение которого загрязняющие вещества сохраняются в ней.  

       Время пребывания загрязняющих  веществ в атмосфере: 

 

     
 

Антропогенные выбросы в атмосферу 

        Основными источниками загрязнения  атмосферного воздуха являются  промышленность и автотранспорт.  При этом в нашей стране  на теплоэлектростанции (ТЭС) приходится  27% загрязнений, на предприятия чёрной и цветной металлургии – 24% и 10%, нефтехимии – 16%, строительных материалов – 8,1%. На долю энергетики приходится более 40% общих выбросов пыли, 70 % окислов серы и более 50% окислов азота. Из общего объёма загрязняющих веществ, попадающих в воздух, на долю автотранспорта приходится 13,3%, однако в крупных городах России эта цифра достигает 60-80%.

    

Энергетика 

         Советский Союз создал один из крупнейших в мире топливно-энегетических комплексов (ТЭК). Россия играла в нем решающую роль, поскольку – основные топливные ресурсы располагались на ее территории: на десятой части глобальной площади суши сосредоточено 45% мировых запасов природного газа, 12% нефти, 23% угля и 14% урана. ТЭК играет в российской экономике исключительно важную роль: его доля в промышленном производстве составляет около 30%, в экспорте почти 50%, а доля в налоговых доходах – более 40%. Экономический спад в России конца ХХ века отрицательно сказался на всех отраслях ТЭКа.

         Будучи одним из самых важных в российской экономике, энергетический сектор в то же время является крупнейшим загрязнителем окружающей среды:

• предприятия ТЭКа выбрасывают в атмосферу почти половину всех вредных веществ, электроэнергетика занимает 1ое место среди всех отраслей хозяйственного комплекса страны по объему загрязняющих веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух от стационарных источников и до 70% общего объема парниковых газов.
• АЭС выбрасывает в атмосферу более 250 видов загрязнителей, как радиоактивных, так и химических;
• добывающие отрасли ТЭКа несут ответственность за 70% земель, нарушенных в результате добычи полезных ископаемых;
• электроэнергетика потребляет две трети свежей воды, идущей на нужды промышленности, и 20% всего объема водопотребления в стране;
• в результате строительства гидроузлов большой мощности было затоплено 4,5 млн. га земли, по большей части плодородной сельскохозяйственной и покрытой лесами.
• по официальным данным, ежегодно на землю проливается около 7%  добываемой нефти (17-20 млн. т), что помимо многомиллионных убытков наносит ни чем не сравнимый ущерб биоразнообразию уникальных северных ландшафтов в условиях вечной мерзлоты;