Состав атмосферы и его формирование в процессе эволюции биосферы

+ 2→ + 2.

Содержание  более тяжелых, чем метан углеводородов  в тропосфере ничтожно и практически  не поддается определению. Тяжелыми углеводородами обогащены газы нефтяных месторождений ( 17% ), в то время как в месторождениях газа среднее содержание тяжелых углеводородов в среднем составляет около 3%[6]. 
 
 
 

7.2 Окись углерода

     В отличие от углекислого газа, являющегося вместе с кислородом основой жизни на Земле. Окись углерода СО не характерна для природных процессов в окружающей среде. Обладая токсическими свойствами, окись углерода отрицательно действует на живые организмы. Концентрации СО, превышающие 10 мг на 1 м³ воздуха, опасны для здоровья человека[2].

     Появление окиси углерода в тропосфере является полностью следствием деятельности человека, если исключить образование некоторого количества ее во время лесных пожаров. В этой связи содержание окиси углерода в воздухе может служить объективным показателем степени его загрязненности[2].

    Исходя из годового потребления жидкого топлива различными странами, поступление техногенной окиси углерода в тропосферу может быть оценено в 230 млн. т/год[2].

     Содержание окиси углерода в воздухе уже в настоящее время в ряде крупных городов (Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Токио и др.) представляет угрозу для здоровья людей, особенно в жаркие и безветренные периоды года[2]. 
 
 
 
 
 
 
 

7.3 Сероводород

     Поступление незначительных количеств природного сероводорода в атмосферу в основном обусловлено процессами  бактериального разложения органического вещества в условиях резкого недостатка кислорода. Некоторое количество выбрасывается в атмосферу вместе с другими газами в результате вулканических процессов, а также поступает на поверхность с термальными источниками[1].

     Бактерии-десульфузаторы, участвующие в процессах разложения органического вещества, проходящих без доступа воздуха, восстанавливают присутствующий в органических остатках сульфат-ион . При этом отработанный у сульфат-иона кислород используется для дальнейшего окисления органического вещества. Бактерии этой группы могут использовать в пищу не только разлагающиеся остатки растений и животных, но также и ископаемые углеводороды – различные битумы, нефть и т. д.  По подсчетам, количество сероводорода, ежегодно выделяемого в результате деятельности бактерий-десульфуризаторов, измеряется ( в расчете на серу ) в 4,2* моль. Из них лишь 1,0* моль поступает с континентов, а остальная часть ( 3,2* моль) поставляется океанами[1].

    В тропосфере сероводород неустойчив и в результате реакции с кислородом воздуха преобразуется в S. Хотя эта реакция в изолированных условиях протекает достаточно медленно, однако присутствие в тропосфере аэрозолей и мельчайших капелек воды резко ускоряет ее прохождение[1].

     Повышение концентрации в воздухе представляет опасность для здоровья и даже жизни живых существ, в том числе и человека. В этой связи промышленные источники, выделяющие в составе отходов , должны строго контролироваться. К их числу относится ряд химических производств, в том числе процессы переработки каменных углей, осуществляемые без доступ воздуха, и т. д[1]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.4 Сернистый газ

      Содержание природного   в атмосфере ничтожно, его источниками являются вулканические процессы и окисление в воздухе сероводорода, поступающего в результате жизнедеятельности бактерий-десульфузаторов. Незначительные количества   выделяются в воздух также в результате окисления с поверхности рудных месторождений, содержащих сульфиды. В почвенном воздухе над месторождениями сульфидных руд содержание сернистого газа составляет 25-50 частей на миллиард при фоновой концентрации от -15 до 10 частей на миллиард. Таким образом, источники природного   ограничены в масштабах. Однако поступление в тропосферу значительных количеств техногенного сернистого газа уже в настоящее время представляет одну из наиболее серьезных проблем загрязнения окружающей среды[2].

      Присутствие   в атмосфере оказывает не только прямое отрицательное воздействие на жизнедеятельность животных и растений. Взаимодействуя с кислородом воздуха,   преобразуется в крайне реакционноспособный , который с водой атмосферы дает серную кислоту. Разрушительные свойства последней общеизвестны. Реакция окисления сернистого газа до

    О +М → + ;

   2 + + окислители → ;

   + → .

Где М  – любая молекула газа. Первая реакция  требует одновременно столкновения молекулы , атомарного газа и любой другой газообразной молекулы, которая служит для отвода образуемой в процессе столкновения и реакции энергии. Иначе этот процесс же пойдет в обратном направлении и   вновь будет преобразован в с отщеплением атома кислорода. Особенно благоприятные условия для прохождения этой реакции существуют в пределах озонового слоя атмосферы, где атомарный кислород непрерывно генерируется  в процессе распада молекул на О и . В результате в стратосфере на высоте порядка 18 км существует слой с повышенной концентрацией , поскольку   легко соединяется с присутствующей в атмосфере водой. Вторая реакция для быстрого осуществления требует присутствия окислителей. Последние всегда накапливаются в воздухе, загрязненном в результате производственной деятельности человека. Таким образом, окисление до с последующим образованием серной кислоты особенно интенсивно происходит в атмосфере городов и в районах промышленных предприятий[2].

       Высокая растворимость , образующейся в результате окисления сернистого газа, в воде определяет быстрое удаление серной кислоты из атмосферы с дождями. В результате проблема загрязнения атмосферы сернистым газом слилась с проблемой «кислых дождей». Возможные экологические последствия столь резкого окисления дождевых вод пока еще не вполне ясны. Беспокойство экологов, в частности, вызывает влияние кислых дождевых вод на растительность, связанное с интенсивным выщелачиванием почв. Было зафиксировано также резко отрицательное воздействие увеличения кислотности речной и озерной воды на рыбную фауну. Исследования по программе «Здоровье населения и система наблюдений за окружающей средой», выполнявшиеся в рамках ООН, показали, что вредное воздействие на здоровье населения в большой мере оказывают присутствующие в воздухе сульфаты, чем сернистый газ, не окисленный еще до состояния [2]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.5 Галоиды

     О распространении галоидов в атмосфере имеется очень мало данных. Исключением является хлор, присутствие которого в атмосфере находит отражение в варьирующих содержаниях хлор-иона в дождевых водах. Помимо ничтожной доли хлора, которая поступает в атмосферу с вулканическими газами, содержащими десятые доли процента этого элемента, весь хлор атмосферы является составной частью хлоридов, выдуваемых ветром с поверхностей морей и океана, и в меньшей степени из засоленных почв[6].

     Присутствие фтора в атмосфере ничтожно. Некоторое увеличение  его содержания ( в два – четыре раза превышающее геохимический фон ) отмечалось над рудными месторождениями, содержащими минералы фтора. Освобождение фтор-иона в данном случае, вероятно, является следствием взаимодействия серной кислоты, образующейся при окислении пирита с наиболее распространенным минералом фтора – флюоритом . Техногенное загрязнение воздуха газообразными соединениями фтора HF и обычно отмечается в радиусе нескольких километров от алюминиевых заводов и предприятий по производству суперфосфата. Содержание 1   фтора в воздухе губительно действует на некоторые растения. Предельно допустимыми максимальными концентрациями фтор-иона в воздухе являются 0,02 мг/м³ (разовая) и 0,005 мг/м³( среднесуточная)[6]. 
 

7.6 Озон

     Содержание озона    в атмосфере крайне незначительно. Подобно окислам азота озон образуется в атмосфере под действием электрических разрядов во время грозы ( молнии ), а так же синтезируются из кислорода под воздействием коротковолновой космической ультрафиолетовой радиации. В пределах атмосферы повышенные концентрации озона образуют так называемый озоновый слой, имеющий крайне важное значение для жизни на Земле. Нижняя граница озонового слоя располагается на высоте 15-25 км. Максимальная концентрация озона характерна для верхней приграничной зоны слоя, в пределах которой задерживается большая часть ультрафиолетового излучения и происходит синтез молекул озона. Если бы коротковолновое УФ-излучение в начальной его интенсивности достигло бы бисферы, то оно явилось бы  губительным для жизни на Земле[3].

     Играя столь важную для окружающей среды роль в стратосфере, повышенное содержание озона является крайне нежелательным на более низких уровнях, в тропосфере. Являясь сильнейшим окислителем, озон  оказывает токсичное и разрушительное действие на живую материю. В тропосфере озон может возникать в результате превращения окислов азота и органического вещества. Таким образом, загрязнение тропосферы техногенными окислами азота в определенных условиях влечет за собой и нежелательное повышение содержания озона в окружающей среде[3]. 
 
 

7.7 Радон

     Это инертный газ, являющийся продуктом распада изотопов радия, присутствующих в горных породах в крайне незначительном количестве. Период полураспада наиболее  долгоживущего из изотопов радона равен всего четырем дням, еще быстрее распадается два других изотопа ( актинон) и ( торон). Таким образом, изотопы радона, мигрируя из горных пород в атмосферу, быстро распадаются и не успевают достичь ее высоких слоев[6]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7.8 Ртуть

      Ядовитые свойства ртути выделяют этот легколетучий металл в качестве опасного загрязнителя атмосферы. В результате естественных процессов на поверхность земного шара ежегодно поступает около 1000 т ртути. При этом считается, что поступление ртути в атмосферу из таких естественных источников, как вулканы ( в том числе грязевые ) и фумаролы, превышает количество техногенной ртути, выбрасываемой в воздух человеком, хотя имеющиеся данные недостаточны для такой оценки[5].

    Как показали тщательные исследования, ртуть, поступающая в атмосферу, достаточно быстро удаляется из нее с дождевыми водами и просто гравитационным осаждением, обогащая  таким образом почвы и гидросферу[5].

     Источниками поступления техногенной ртути в атмосферу являются:

-сжигание  твердого и жидкого органического  топлива ( каменные угли содержат 0,05-13,3 ;

-металлургическая  переработка руд цветных металлов, как правило, содержащих примеси  ртути;

- частичное  испарение летучих органических  соединений ртути, образованных  бактериями, из почв и осадков.

     Практически вся ртуть в процессах переработки этих руд возгоняется в воздух. В результате суммарное поступление техногенной ртути в атмосферу, по всей вероятности, несколько превышает 1100 т/год ( без учета частичного испарения органических соединений ртути из почв и осадков, которое количественно оценить невозможно )[5].

8. Атмосфера города Новосибирска

      В рейтинге уровня загрязненности атмосферы среди городов –миллионеров Новосибирск занимает серединную строку. Наш город не сравнить с Норильском, где выбросы вредных веществ уже превалили за 2  млн. тонн, но и до Кисловодска ( 700 тонн загрязняющих веществ ) Новосибирску еще очень далеко[10].

     Общее увеличение выбросов в 2006 году составило 4,154 тыс. тонн.     Это обусловлено, в основном, увеличением парка автомобилей[10].

     В 2006 году передвижными источниками выброшено в атмосферу 242,786 тыс. тонн загрязняющих веществ, по сравнению с 2005 годом произошло увеличение количества выбросов на 9,302 тыс. тонн, связанных с увеличением количества автотранспорта на улицах города[10].

      В 2006 году стационарными источниками промышленных предприятий города выброшено в атмосферу 104,052 тыс. тонн загрязняющих веществ, в том числе:

-твердые  частицы  - 23,534 тыс. тонн;

-диоксиды  серы – 38,451 тыс. тонн;

- оксид  углерода – 11,843 тыс. тонн;

-оксиды  азота – 24,457 тыс. тонн;

-углеводороды  – 0,097 тыс. тонн;

-летучие  органические соединения – 1,746 тыс. тонн;

- прочие  газообразные и жидкие вещества  – 3,924 тыс. т.

Отчиталось  по статистической форме 2- ТП (воздух) за 2006 год 226 предприятий.

Наиболее  существенный вклад в загрязнение  атмосферы по отрасли электроэнергетики  внесли такие предприятия как: подразделения  ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, ТЭЦ-4, ТЭЦ-5 ОАО «Новосибирскэнерго». По существу, к этому необходимо добавить и выбросы печей частных дмовладений[10].

                                                                                              Таблица 2.

Динамика  выбросов загрязняющих веществ о  Новосибирских ТЭЦ, тыс. тонн