Защита атмосферы от загрязнений: семестровая по экологии. Смог великий и ужасный. Защита от загрязнения воздушной среды
Защита от загрязнения воздушной среды
Источники загрязнения многочисленны и разнообразны и по своей природе. Различают естественное и антропогенное загрязнение воздушной среды. Естественное загрязнение возникает, как правило, в результате природных процессов вне всякого влияния человека, а антропогенное - в результате деятельности людей.
Естественное загрязнение воздушной среды обусловлено поступлением в неё вулканического пепла, космической пыли (до 150-165 тыс. т. ежегодно), растительной пыльцы, морских солей и т.п. Основными источниками природной пыли являются пустыни, вулканы и оголенные участки земель.
К антропогенным источникам загрязнения атмосферного воздуха относятся энергетические установки, сжигающие ископаемое топливо, промышленные предприятия, транспорт, сельскохозяйственное производство. Из всего количества загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу, около 90% составляют газообразные вещества и около 10% - частицы, т.е. твердые или жидкие вещества.
Cуществуют три основных антропогенных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места.
В последнее десятилетие поступление загрязняющих веществ от отдельных отраслей производства и транспорта распределилось в порядке, приведенном в таблице :
Основные загрязняющие вещества
Загрязнение воздуха - результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе земной атмосферы. Так, загрязнения переносятся по воздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; в атмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращения одних загрязнений в другие, еще более опасные вещества.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:
а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн.т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.
б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд.
в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км. от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты.
г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы.
д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители.
е) Соединения фтора. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.
Последствия загрязнения
а) Парниковый эффект.
Климат Земли, который зависит главным образом от состояния ее атмосферы, на протяжении геологической истории периодически изменялся: чередовались эпохи значительного похолодания, когда большие территории покрывались ледниками, и эпохи потепления. Но в последнее время ученые метеорологи бьют тревогу: похоже на то, что атмосфера Земли разогревается значительно быстрее, чем когда-нибудь в прошлом. Это обусловлено деятельностью человека, которая, во-первых, разогревает атмосферу путем сжигания большого количества угля, нефти, газа, а также работы атомных электростанций. Во-вторых, и это главное, сжигание органического топлива, а также уничтожение лесов приводит к накоплению в атмосфере большого количества углекислого газа. За последние 120 лет содержание этого газа в воздухе увеличилось на 17%. В земной атмосфере углекислый газ действует как стекло в теплице или парнике: он свободно пропускает к поверхности Земли солнечные лучи, но удерживает тепло нагретой Солнцем поверхности Земли. Это вызывает разогревание атмосферы, известное как парниковый эффект. По подсчетам ученых, в ближайшие десятилетия среднегодовая температура на Земле за счет парникового эффекта может увеличиться на 1,5-2 С.
Проблема изменения климата в результате эмиссии парниковых газов должна рассматриваться как одна из самых важных современных проблем, связанных с долгосрочными воздействиями на окружающую среду, и рассматривать её нужно в совокупности с другими проблемами, вызванными антропогенными воздействиями на природу .
б) Кислотные дожди.
Окиси серы и азота, которые выбрасываются в атмосферу вследствие работы тепловых электростанций и автомобильных двигателей, соединяются с атмосферной влагой и образуют мелкие капельки серной и азотной кислот, которые переносятся ветрами в виде кислотного тумана и выпадают на землю кислотными дождями. Эти дожди крайне вредно действуют на окружающую среду:
снижается урожайность большинства сельскохозяйственных культур вследствие повреждения листвы кислотами;
вымывается из грунта кальций, калий, магний, который вызывает деградацию фауны и флоры;
гибнут леса;
отравляется вода озер и прудов, где гибнет рыба, исчезают насекомые;
исчезают водоплавающие птицы и животные, которые питаются насекомыми;
гибнут леса в горных районах, что вызывает селевые потоки;
ускоряется разрушение памятников архитектуры и жилищных зданий;
увеличивается количество заболеваний людей.
Фотохимический туман (смог) представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения.
Исследования ученых показывают, что смог возникает в результате сложных фотохимических реакций в воздухе, загрязненном углеводородами, пылью, сажей и окисями азота под влиянием солнечного света, повышенной температуры нижних слоев воздуха и большого количества озона. В сухом, загазованном и теплом воздухе возникает прозрачный синеватый туман, который неприятно пахнет, раздражает глаза, горло, вызывает удушье, бронхиальную астму, эмфизему легких. Листва на деревьях вянет, покрывается пятнами, желтеет.
Смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
г) Озоновая дыра в атмосфере.
На высоте 20-50 км воздух одержит повышенное количество озона. Озон образуется в стратосфере за счет молекул обычного, двухатомного кислорода О2, который поглощает жесткое УФ излучение. В последнее время ученые чрезвычайно обеспокоены снижением содержания озона в озоновом слое атмосферы. Над Антарктидой обнаружена «дыра» в этом слое, где содержание его меньше обычного Озоновая дыра обусловила усиление УФ-фона в странах, размещенных в Южном полушарии, прежде всего в Новой Зеландии. Медики этой страны бьют тревогу, констатируя значительное повышение количества заболеваний, обусловленных увеличенным Уф-фоном, таких, как рак кожи и катаракта глаз.
Защита воздушной среды
Защита воздушной среды включает комплекс технических и административных мер, прямо или косвенно направленных на прекращение или по крайней мере уменьшение возрастающего загрязнения атмосферы, являющегося следствием промышленного развития.
Территориально-технологические проблемы включают как вопросы местоположения источников загрязнения атмосферы, так и ограничения или устранения ряда отрицательных эффектов. Поиск оптимальных решений по ограничению загрязнения атмосферы данным источником интенсифицировался параллельно с ростом уровня технических знаний и промышленным развитием, - разработан ряд специальных мер по защите воздушной среды.
Защита атмосферы не может быть успешной при односторонних и половинчатых мерах, направленных против конкретных источников загрязнения. Наилучшие результаты могут быть получены лишь при объективном, многостороннем подходе к определению причин загрязнения атмосферы, вкладу отдельных источников и выявлению реальных возможностей ограничения этих выбросов.
Многие современные техногенные вещества при попадании в атмосферу представляют собой немалую угрозу для жизни человека. Они наносят большой ущерб здоровью людей и живой природе. Некоторые из этих веществ могут переноситься ветрами на большие расстояния. Для них не существует границ государств, вследствие чего данная проблема является международной.
В городских и промышленных конгломератах, где имеются значительные концентрации малых и больших источников загрязняющих веществ, лишь комплексный подход, базирующийся на конкретных ограничениях для конкретных источников или их групп, может привести к установлению приемлемого уровня загрязнения атмосферы при сочетании оптимальных экономических и технологических условий. Исходя из этих положений необходим независимый источник информации, который располагал бы сведениями не только о степени загрязнения атмосферы, но и видах технологических и административных мер. Объективная оценка состояния атмосферы совместно со сведениями обо всех возможностях уменьшения выбросов позволяет создать реальные планы и долговременные прогнозы загрязнения атмосферы применительно к наихудшим и наиболее благоприятным обстоятельствам и формирует твердую основу для выработки и укрепления программы защиты атмосферы.
По продолжительности программы защиты атмосферы подразделяются на долговременные, средней продолжительности и кратковременные; методы подготовки планов по защите воздушной среды базируются на обычных методах планирования и координируются так, чтобы удовлетворять долговременные требования в этой области.
Важнейший фактор в формировании прогнозов по защите атмосферы - количественная оценка будущих выбросов. На основании анализа источников выбросов в отдельных промышленных районах, особенно в результате процессов сгорания, заведена общенациональная оценка основных источников твердых и газообразных выбросов за последние 10-14 лет. Затем сделан прогноз о возможном уровне выбросов на предстоящие 10-15 лет. При этом были учтены два направления развития национальной экономики: 1) пессимистическая оценка - допущение о сохранении существующего уровня технологии и ограничений по выбросам, а также о сохранении существующих методов контроля загрязнений на действующих источниках. 2) оптимистическая оценка - допущение о максимальном развитии и использовании новой технологии с ограниченным количеством отходов и применении методов, снижающих твердые и газообразные выбросы как от существующих, так и от новых источников. Таким образом, оптимистическая оценка становится целью при уменьшении выбросов.
Степень вредности загрязняющих природу веществ зависит от многих факторов окружающей среды и от самих веществ. Научно-технический прогресс ставит задачу разработать объективные и универсальные критерии вредности. Это основополагающая проблема защиты биосферы на сегодняшний день окончательно ещё не решена.
Отдельные области исследований по защите атмосферы часто группируются в список в соответствии с рангом процессов, приводящие к ее загрязнению.
1. Источники выбросов (местоположение источников, применяемое сырье и методы его переработки, а также технологические процессы).
2. Сбор и накопление загрязняющих веществ (твердых, жидких и газообразных).
3. Определение и контроль за выбросами (методы, приборы, технологии).
4. Атмосферные процессы (расстояние от дымовых труб, перенос на дальние расстояния, химические превращения загрязняющих веществ в атмосфере, расчет ожидаемого загрязнения и составление прогнозов, оптимизация высоты дымовых труб).
5. Фиксация выбросов (методы, приборы, стационарные и мобильные замеры, точки замеров, сетки замеров).
6. Воздействие загрязненной атмосферы на людей, животных, растения, строения, материалы и т. д.
7. Комплексная защита воздушной среды в сочетании с защитой окружающей среды.
Методы охраны атмосферы
1. Законодательные. Наиболее важным в обеспечении нормального процесса по охране атмосферного воздуха является принятие соответствующей законодательной базы, которая бы стимулировала и помогала в этом трудном процессе. Однако в России, как ни прискорбно это звучит, в последние годы не наблюдается существенного прогресса в этой области. Те последние загрязнения, с которыми мы сейчас столкнулись, мир уже пережил 30-40 лет назад и принял защитные меры, так что нам не нужно изобретать велосипед. Следует использовать опыт развитых стран и принять законы, ограничивающие загрязнение, дающие государственные дотации производителям экологически более чистых машин и льготы владельцам таких машин.
В США в 1998 году вступил в силу закон по предупреждению дальнейшего загрязнения воздуха.
В целом в России практически отсутствует нормальная законодательная база, которая регулировала бы экологические отношения и стимулировала природоохранные мероприятия.
2. Архитектурно планировочные. Данные меры направлены на регламентацию строительства предприятий, планирование городской застройки с учетом экологических соображений, озеленение городов и др. При строительстве предприятий необходимо придерживаться правил установленных законом и не допускать строительство вредных производств в городской черте. Необходимо осуществлять массовое озеленение городов, т. к. Зеленые насаждения впитывают из воздуха многие вредные вещества и способствуют очищению атмосферы. К сожалению, в современный период в России зеленые насаждения не столько увеличиваются, сколько сокращаются. Не говоря уже о том, что построенные в свое время «спальные районы» не выдерживают никакой критики. Так как в этих районах однотипные дома расположены слишком густо (ради экономии площади) и воздух, находящийся между ними подвержен застойным явлениям.
Чрезвычайно остра также проблема рационального расположения дорожной сети в городах, а также качество самих дорог. Не секрет, что бездумно построенные в свое время дороги совершенно не рассчитаны на современное количество машин. Нельзя также допускать процессов горения на различных свалках, т. к. в этом случае с дымом выделяется большое количество вредных веществ.
3. Технологические и санитарно-технические. Можно выделить следующие мероприятия: рационализация процессов сжигания топлива; улучшение герметизации заводской аппаратуры; установка высоких труб; массовое использование очистных устройств и др. Следует отметить, что уровень очистных сооружений в России находится на примитивном уровне, на многих предприятиях они отсутствуют вовсе и это несмотря на вредность выбросов этих предприятий.
Многие производства требуют немедленной реконструкции и переоборудования. Важная задача состоит также в переводе различных котельных и тепловых электростанций на газовое топливо. При таком переходе многократно уменьшаются выбросы в атмосферу сажи и углеводородов, не говоря уже об экономической выгоде.
Не менее важной задачей является воспитание у Россиян экологического сознания. Отсутствие очистных сооружение конечно можно объяснять нехваткой денег (и в этом есть большая доля правды), но даже если деньги и есть, их предпочитают потратить на что угодно, только не на экологию. Отсутствие элементарного экологического мышления особенно ощутимо сказывается в настоящее время. Если на западе существуют программы, через реализацию которых в детях с детства закладываются основы экологического мышления, то в России пока не наблюдается существенного прогресса в этой области.
Главным загрязнителем атмосферного воздуха является транспорт, работающий на основе тепловых двигателей. Выхлопные газы автомашин дают основную массу свинца, оксид азота, оксид углерода и др.; износ шин - цинк; дизельные моторы - кадмий. Тяжелые металлы относятся к сильным токсикантам. Каждый автомобиль выбрасывает более 3 кг вредных веществ ежедневно. Бензин, получаемый из некоторых видов нефти и нефтепродуктов, при сгорании выделяет в атмосферу диоксид серы. Попадая в воздух, он соединяется с водой и образует серную кислоту. Диоксид серы наиболее токсичен, он поражает легкие человека. Оксид углерода или угарный газ, попадая в легкие, соединяется с гемоглобином крови и вызывает отравление организма. В небольших дозах, воздействуя систематически, угарный газ способствует отложению липидов на стенках кровеносных сосудов. Если это сосуды сердца, то человек заболевает гипертонией и может получить инфаркт, а если сосуды мозга, то человек имеет потенциальную возможность получить инсульт. Оксиды азота вызывают отеки органов дыхания. Соединения цинка не только поражают нервную систему, но и, накапливаясь в организме, вызывают мутации.
Основными направлениями работ в области защиты атмосферы от загрязнения выбросами автотранспорта являются: а) создание и расширение производства автомобилей с высокоэкономичным и малотоксичным двигателями, в том числе дальнейшая дизелизация автомобилей; б) развитие работ по созданию и внедрению эффективных систем нейтрализации отработанных газов; в) снижение токсичности моторных топлив; г) развитие работ по рациональной организации движения автотранспорта в городах, совершенствованию дорожного строительства с целью обеспечения безостановочного движения на автомагистралях.
В настоящее время автомобильный парк планеты составляет более 900 млн. автомобилей. Поэтому даже незначительное уменьшение вредных выбросов в автомобилях окажет значительную помощь природе. Это направление включает следующие мероприятия.
Регулировка топливной и тормозной системы автомобиля. Сгорание топлива должно быть полным. Этому способствует фильтрование, позволяющее очистить бензин от засорения. А магнитное кольцо на бензобаке поможет уловить металлические загрязнения в топливе. Все это дает снижение токсичности выбросов в 3-5 раз.
Загрязнение воздуха можно существенно снизить, если придерживаться оптимального режима движения. Наиболее экологически «чистым» режимом работы является движение с постоянной скоростью.
Большую опасность для здоровья представляет пыль промышленных предприятий, содержащая главным образом металлические частицы. Так, в пыли медеплавильных заводов содержится окись железа, сера, кварц, мышьяк, сурьма, висмут, свинец или их соединения.
В последние годы стали появляться фотохимические туманы, возникающие из-за воздействия интенсивной ультрафиолетовой радиации на выхлопные газы машин. Исследование атмосферы позволило установить, что воздух и на высоте 11 км загрязнен выбросами промышленных предприятий.
К трудностям очистки газов от загрязнителей относится в первую очередь то, что объемы промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу, огромны. Например, крупная теплоэлектроцентраль способна в один час выбросить в атмосферу до 1 млрд. куб. метров газов. Поэтому даже при весьма высокой степени очистки отходящих газов количество загрязняющего вещества, поступающего в воздушный бассейн, будет оцениваться значительной величиной.
Кроме того, нет единого универсального метода очистки для всех загрязнителей. Эффективный метод очистки отходящих газов от одного загрязняющего вещества может оказаться бесполезным по отношению к другим загрязнителям. Или метод, хорошо оправдавший себя в конкретных условиях (например, в строго ограниченных пределах изменения концентрации или температуры), в других условиях оказывается малоэффективным. По этой причине приходится использовать комбинированные методы, сочетать несколько способов одновременно. Все это определяет высокую стоимость очистных сооружений, снижает их надежность при эксплуатации.
Всемирная организация здравоохранения в зависимости от наблюдаемых эффектов определила четыре уровня концентрации загрязняющих веществ по показателям здоровья:
Уровень 1 - не обнаруживается прямой или косвенный эффект на живой организм;
Уровень 2 - наблюдается раздражение органов чувств, вредное воздействие на растительность, уменьшение видимости атмосферы или другие неблагоприятные воздействия на окружающую среду;
Уровень 3 - возможны либо расстройство жизненно важных физиологических функций, либо изменения, которые влекут за собой хронические заболевания или преждевременную смерть;
Уровень 4 - возможны острые заболевания или преждевременная смерть в самых уязвимых группах населения.
Вредные примеси в отходящих газах могут быть представлены либо в виде аэрозолей, либо в газообразном или парообразном состоянии. В первом случае задача очистки состоит в извлечении содержащихся в промышленных газах взвешенных твердых и жидких примесей - пыли, дыма, капелек тумана и брызг. Во втором случае - нейтрализация газо- и парообразных примесей.
Очистка от аэрозолей осуществляется применением электрофильтров, методов фильтрации через различные пористые материалы, гравитационной или инерционной сепарации, способами мокрой очистки.
Очистка выбросов от газо- и парообразных примесей осуществляется методами адсорбции, абсорбции и химическими методами. Основное достоинство химических методов очистки - высокая степень очищения.
Основные способы очистки выбросов в атмосферу:
Обезвреживание выбросов путем перевода токсичных примесей, содержащихся в газовом потоке в менее токсичные или даже безвредные вещества - это химический способ;
Поглощение вредных газов и частиц всей массой специального вещества, называемого абсорбентом. Обычно газы поглощаются жидкостью, большей частью водой или соответствующими растворами. Для этого используют прогонку через пылеуловитель, действующий по принципу мокрой очистки, или применяют распыление воды на мелкие капли в так называемых скрубберах, где вода, распыляясь на капли и, осаждаясь, поглощает газы.
Очистка газов адсорбентами - телами с большой внутренней или наружной поверхностью. К ним относятся различные марки активных углей, силикагель, алюмогель.
Для очистки газового потока применяются окислительные процессы, а также процессы каталитического превращения.
Для очистки газов и воздуха от пыли применяются электрофильтры. Они представляют собой полую камеру, внутри которой расположены системы электродов. Электрическим полем притягиваются мелкие частицы пыли и сажи, а также ионы, загрязняющего вещества.
Сочетание различных способов очистки воздуха от загрязнений позволяет достигать эффекта очистки промышленных газообразных и твердых выбросов.
Контроль качества атмосферного воздуха
Проблема загрязнения воздуха в городах и общее ухудшение качества атмосферного воздуха вызывает серьезную озабоченность. Для оценки уровня загрязнения атмосферы в 506 городах России создана сеть постов общегосударственной службы наблюдений и контроля за загрязнением атмосферы как части природной среды. На сети определяется содержание в атмосфере различных вредных веществ, поступающих от антропогенных источников выбросов. Наблюдения проводятся сотрудниками местных организаций Госкомгидромета, Госкомэкологии, Госсанэпиднадзора, санитарно-промышленных лабораторий различных предприятий. В некоторых городах наблюдения проводятся одновременно всеми ведомствами.
Основной величиной экологического нормирования содержания вредных веществ в воздухе является предельно-допустимая концентрация, /ПДК/. ПДК - это такое содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при постоянном контакте или при воздействии за определенный промежуток времени практически не влияет на здоровье человека и не вызывает неблагоприятных последствий у его потомства. При определении ПДК учитывается не только влияние вредных веществ на здоровье людей, но и их воздействие на растительность, животных, микроорганизмы, климат, прозрачность атмосферы, а также на природные сообщества в целом.
Контроль качества атмосферного воздуха в населенных пунктах организуется в соответствии с ГОСТом «Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов», для чего устанавливают три категории постов наблюдений за загрязнением атмосферы: стационарный, маршрутный, передвижной или подфакельный. Стационарные посты предназначены для обеспечения непрерывного контроля за содержанием загрязняющих веществ или регулярного отбора проб воздуха для последующего контроля, для этого в различных районах города устанавливаются стационарные павильоны, оснащенные оборудованием для проведения регулярных наблюдений за уровнем загрязнения атмосферы. Регулярные наблюдения проводятся и на маршрутных постах, с помощью оборудованных для этой цели автомашин. Наблюдения на стационарных и маршрутных постах в различных точках города позволяет следить за уровнем загрязнения атмосферы. В каждом городе проводят определения концентраций основных загрязняющих веществ, т.е. тех, которые выбрасываются в атмосферу почти всеми источниками: пыль, оксиды серы, оксиды азота, оксид углерода и др. Кроме того, измеряются концентрации веществ, наиболее характерных для выбросов предприятий данного города, например, в Барнауле - это пыль, диоксиды серы и азота, оксид углерода, сероводород, сероуглерод, фенол, формальдегид, сажа и др. вещества. Для изучения особенностей загрязнения воздуха выбросами отдельных промышленных предприятий проводятся измерения концентраций с подветренной стороны под дымовым факелом, выходящим из труб предприятия на разном расстоянии от него. Подфакельные наблюдения проводятся на автомашине или на стационарных постах. Чтобы детально ознакомиться с особенностями загрязнения воздуха, создаваемого автомобилями, проводятся специальные обследования вблизи магистралей.
Заключение
Основной задачей человечества в современный период является полное осознание важности экологических проблем, и кардинальное их решение в короткие сроки. Воздействие человека на окружающую среду приняло угрожающие масштабы. Чтобы в корне улучшить положение, понадобятся целенаправленные и продуманные действия. Ответственная и действенная политика по отношению к окружающей среде будет возможна лишь в том случае, если мы накопим надёжные данные о современном состоянии среды, обоснованные знания о взаимодействии важных экологических факторов, если разработает новые методы уменьшения и предотвращения вреда, наносимого Природе человеком.
Важную роль во всех природных процессах играет атмосфера. Она служит надежной защитой от вредных космических излучений, определяет климат данной местности и планеты в целом.
Делая вывод можно отметить, что воздух атмосферы является одним из основных жизненно важных элементов окружающей среды, её животворным источником. Беречь его, сохранять в чистоте - значит сохранять жизнь на Земле.
Расчетная часть
Задача 1. Расчет общего освещения
1. Определить разряд и подразряд зрительной работы, нормы освещенности на рабочем месте, используя данные варианта (табл. 3) и нормы освещенности (см. табл. 1).
3. Распределить светильники общего освещения с ЛЛ по площади производственного помещения.
5. Определить световой поток группы ламп в системе общего освещения, используя данные варианта и формулу (2).
6. Подобрать лампу по данным табл. 2 и проверить выполнение условия соответствия Ф л.табл и Ф л.расч.
7. Определить мощность, потребляемую осветительной установкой.
Таблица 1.Исходные данные
Разряд и подразряд зрительной работы
S=36*12=432 м 2
L=1,75*H=1.75*5=8.75 м
= = 16 светильников
I= 
= = 1554*4
Фл.расч. = (0,9..1,2) => 1554 = (1398..1868) = 1450 - ЛДЦ 30
P= pNn= 30*16*4=1920 Bт
Ответ: Фл.расч.=1450- ЛДЦ 30, Р= 1920 Вт
Задача 2. Расчет уровня шума в жилой застройке
1. В соответствии с данными варианта определить снижение уровня звука в расчетной точке и, зная уровень звука от автотранспорта (источник шума), по формуле (1) найти уровень звука в жилой застройке.
2.Определив уровень звука в жилой застройке, сделать вывод о соответствии расчетных данных допустимым нормам.
Таблица 1. Исходные данные
| Вариант | r n , м | δ, м | W , м | L и.ш., дБА |
| 08 | 115 | 5 | 16 | 75 |
1) Снижение уровня звука от его рассеивания в пространстве
ΔLрас=10 lg (r n /r 0)
ΔLрас=10 lg(115/7,5)=10lg(15,33)=11,86 дБА
2) Снижение уровня звука из-за его затухания в воздухе
ΔLвоз = (α воз *r n)/100
ΔLвоз =(0,5*115)/100=0,575 дБА
3) Снижение уровня звука зелеными насаждениями
ΔLзел = α зел * В
ΔLзел =0,5*10=1 дБА
4) Снижение уровня звука экраном (зданием) ΔL э
ΔL ЗД =k*w=0,85*16=13,6 дБА
L рт =75-11,86-0,575-1-13,6-18,4=29,57
L рт =29,57 < 45 - допустимо
Ответ: <45 допустимо
Задача 3. Оценка воздействия вредных веществ, содержащихся в воздухе
1. Переписать форму табл. 1 на чистый лист бумаги.
2. Используя нормативно-техническую документацию (табл. 2), заполнить графы 4...8 табл.1
3. Выбрав вариант задания (табл. 3), заполнить графы 1...3 табл.1.
4. Сопоставить заданные по варианту (см. табл. 3) концентрации веществ с предельно допустимыми (см. табл. 2) и сделать вывод о соответствии нормам содержания каждого из веществ в графах 9...11 (см. табл. 1), т. е. <ПДК, >ПДК, =ПДК, обозначая соответствие нормам знаком «+», а несоответствие - знаком «-» (см. образец).
Таблица 1. Исходные данные
Таблица 2.
| Вариант | Вещество | Концентрация вредного вещества, мг/м 3 | Класс опасности |
Особенности воздействия |
Соответствие нормам каждого из веществ в отдельности | |||||
| фактическая | предельно допустимая | в воздухе рабочей зоны |
в воздухе населенных пунктов при времени воздействия |
|||||||
| в воздухе рабочей зоны | в воздухе населенных пунктов | |||||||||
| максимальная разовая | средне-суточная | |||||||||
| <=30 мин | >30 мин | £ 30 мин | >30 мин | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| 01 | Аммиак | 0,5 | 20 | 0,2 | 0,04 | IV | - | <ПДК(+) | >ПДК(-) | >ПДК(-) |
| 02 | Азота диоксид | 1 | 2 | 0,085 | 0,04 | II | О* | <ПДК(+) | >ПДК(-) | >ПДК(-) |
| 03 | Вольфрамовый ангидрид | 5 | 6 | - | 0,15 | III | ф | <ПДК(+) | >ПДК(-) | >ПДК(-) |
| 04 | Хрома оксид | 0,2 | 1 | - | - | III | А | <ПДК(+) | >ПДК(-) | >ПДК(-) |
| 05 | Озон | 0,001 | 0,1 | 0,16 | 0,03 | I | 0 | <ПДК(+) | <ПДК(+) | <ПДК(+) |
| 06 | Дихлорэтан | 5 | 10 | 3 | 1 | II | - | <ПДК(+) | >ПДК(-) | >ПДК(-) |
Ответ: Концентрация вредных веществ, содержащихся в воздухе рабочей зоны допустима, в воздухе населенных пунктов не допустима.
Задача 4. Оценка качества питьевой воды
С1/ПДК1 + C2/ПДК2 + … + Сn/ПДКn
1.Марганец (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,1>0,04
2. Сульфаты (ПДК> Фактическая концентрация) – 500> 50
3. Литий (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,03>0,01
4. Нитриты (ПДК> Фактическая концентрация) - 3,3< 3,5
5. Формальдегид (ПДК> Фактическая концентрация) – 0,05>0,03
Так как в воде присутствуют вредные вещества 2 класса необходимо рассчитать сумму отношений концентрацийкаждого из веществ в водном объекте к соответствующим значениям ПДК и она не должна превышать единицы.
3,5/3,3+0,03/0,05+0,01/0,03=1,99
Ответ: В воде, в большем чем установлено количестве, содержится вредное вещество Нитриты; т.к в воде содержатся вещества 2 класса опасности, была проведена оценка качества питьевой воды, суммы отношений концентраций превышает 1, поэтому вода не пригодна к употреблению
Задача 5. Расчет потребного воздухообмена при общеобменной вентиляции
Таблица 1 – Исходные данные
Для расчетов принять t уд = 26 °С; t пр = 22 °С, q пр = 0,3 ПДК.
1. Выбрать и записать в отчет исходные данные варианта (см. таблицу 1).
2. Выполнить расчет по варианту.
3. Определить потребный воздухообмен.
4. Сопоставить рассчитанную кратность воздухообмена с рекомендуемой и сделать соответствующий вывод.
Q изб = Q э. о. + Q p
Q p = n * kp = 200 * 400 = 80000 кДж/ч
Q э. о = 3528 * 0.25 * 170 = 149940 кДж/ч
Q изб = 80000 * 149940 = 229940 кДж/ч
K = L/V c =38632,4/33600 =1,15
V c = 33600 м 3
Кратность воздухообмена К=1,15 подходит для машино- и приборостроительных цехов.
Ответ: Потребный воздухообмен м 3 /ч, кратность воздухообмена К=1,15
Список литературы
1. Безопасность жизнедеятельности. (Учебник) Под ред. Э.А. Арустамова 2006, 10-е изд., 476с.
2 Основы безопасности жизнедеятельности. (Учебное пособие) Алексеев В.С., Иванюков М.И. 2007, 240с.
3. Болбас М.М. Основы промышленной экологии. - М.: Высшая школа, 1993.
4. Экология и безопасность жизнедеятельности. (Учебное пособие) Кривошеин Д.А., Муравей Л.А. и др. 2000, 447с.
5. Чуйкова Л.Ю. Общая экология. - М., 1996.
6.Безопасность жизнедеятельности. Конспект лекций. Алексеев В.С., Жидкова О.И., Ткаченко Н.В. (2008, 160с.)
Любая производственная деятельность сопровождается загрязнением окружающей среды, в том числе одного из основных ее компонентов – атмосферного воздуха. Выбросы промышленных предприятий, энергетических установок и транспорта в атмосферу достигли такого уровня, что уровни загрязнения существенно превышают допустимые санитарные нормы.
Согласно ГОСТ 17.2.1.04-77 все источники загрязнения атмосферы (ИЗА) делятся на естественного и антропогенного происхождения. В свою очередь источники антропогенного загрязнения бывают стационарными и передвижными . К передвижным источникам загрязнения относятся все виды транспорта (за исключением трубопроводного). В настоящее время в связи с изменением законодательства РФ в части совершенствования нормирования в области охраны окружающей среды и введения мер экономического стимулирования хозяйствующих субъектов для внедрения наилучших технологий предполагается замена понятия «стационарный источник» и «передвижной источник».
Стационарные источники загрязнения могут быть точечными , линейными и площадными .
Точечный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества из установленного отверстия (дымовые трубы, вентиляционные шахты).
Линейный источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества по установленной линии (оконные проемы, ряды дефлекторов, топливные эстакады).
Площадной источник загрязнения – это источник, выбрасывающий загрязняющие атмосферу вещества с установленной поверхности (резервуарные парки, открытые поверхности испарения, площадки хранения и пересыпки сыпучих материалов и т.д.) .
По характеру организации выброса могут быть организованными и неорганизованными .
Организованный источник загрязнения характеризуется наличием специальных средств отвода загрязняющих веществ в окружающую среду (шахты, дымовые трубы и др.). Кроме организованного удаления имеются неорганизованные выбросы , проникающие в атмосферный воздух через неплотности технологического оборудования, проемы, в результате просыпки сырья и материалов.
По назначению ИЗА делят на технологические и вентиляционные .
В зависимости от высоты устья на поверхностью земли, выделяют 4 типа ИЗА: высокие (высота более 50 м), средние (10 – 50 м), низкие (2 – 10 м) и наземные (менее 2 м).
По режиму действия все ИЗА делятся на непрерывного действия и залповые .
В зависимости от разницы температур выброса и окружающего атмосферного воздуха выделяют нагретые (горячие) источники и холодные .
Рассеивание загрязняющих веществ в атмосфере.
В первоначальный момент загрязняющее вещество, выбрасываемое из трубы, представляет собой клуб дыма (факел выброса). В случае, если вещество имеет плотность меньше или приблизительно равную плотности воздуха, то вероятнее всего направление движения загрязняющего вещества (ЗВ) будет совпадать со скоростью и направлением движения воздуха, если вещество тяжелее воздуха, то оно будет оседать. Промышленные выбросы обычно представляют собой смесь воздуха с относительно малым количеством загрязняющих веществ. Наиболее частым случаем является движение загрязненной струи вместе с горизонтальным перемещением воздушных масс.
Изменение концентрации загрязняющих веществ по мере удаления от устья источника загрязнения зависит от высоты и интенсивности перемешивания воздушных масс. По мере удаления от трубы концентрация по оси факела уменьшается, а размеры факела в перпендикулярном направлении к оси увеличиваются. Начальная точка соприкосновения струи загрязненного воздуха с поверхностью земли является началом зоны загрязнения, после этого концентрация ЗВ над поверхностью земли начинает нарастать, достигая максимума на расстояниях 10 – 40 высот трубы, что связано с выпадением из факела примесей, достигающих поверхности земли в данный момент, а также примесями, ранее достигшими земли и продолжающие свое движение по направлению ветра. Скорость ветра на установленной высоте, при которой приземная концентрация от источника примеси достигает максимального значения – называется опасной скоростью ветра . При штиле и малых скоростях ветра факел выброса поднимается на большую высоту и не попадает в приземные слои воздуха. При сильном ветре дымовой факел активно перемешивается с большим объемом воздуха. Таким образом, между штилем и высокой скоростью ветра есть такая опасная скорость ветра при которой дымовой факел, прижимаясь к земле на определенном расстоянии х м , создает наибольшую величину приземной концентрации с м .
После достижения максимального значения, концентрация ЗВ начинает сначала быстро, а потом медленно уменьшаться обычно обратно пропорционально расстоянию от источника. Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна расстоянию от источника.
На рассеивание загрязняющих веществ влияет множество факторов. Прежде всего оно зависит от высоты трубы Н и от высоты подъема дымовых газов над устьем трубы. Высота подъема газов зависит от скорости выхода газовоздушной смеси 0 . Вредные вещества распространяются по направлению ветра в пределах сектора, ограниченного довольно малым углом раскрытия факела вблизи выхода из трубы в 10 – 20 °. Если принять, что угол раскрытия не меняется с расстоянием, то площадь поперечного сечения факела должна возрастать пропорционально квадрату расстояния (факел уширяется).
Сильное влияние на уровень приземной концентрации оказывает температурная стратификация атмосферы , т.е. вертикальное распределение температуры. В обычных условиях днем земная поверхность прогревается и за счет конвекционного обмена нагревает нижний приземный слой воздуха. В этих условиях по мере подъема вверх температура падает на 0,6 °С на каждые 100 м. Ночью при ясной погоде поверхность земли отдает тепло в окружающее пространство. Земная поверхность охлаждается и, одновременно охлаждает приземный слой воздуха, который остывает быстрее верхних слоев. В результате происходит инверсия (поворот) распределения температур. Температура воздуха с высотой повышается.
При обычном градиенте температур, создаются благоприятные условия для «всплывания» выбросов, восходящие потоки более теплого воздуха интенсифицируют перемешивание газов. В условиях инверсии эти процессы ослабляются, что способствует накоплению примесей в приземном слое.
Вредные вещества, выбрасываемые с дымовыми газами, переносятся и рассеиваются в атмосфере в зависимости от метеорологических, климатических, рельефа местности и характера расположения на ней объектов предприятия, высоты дымовых труб и аэродинамических параметров выбросных газов.
Максимальное значение приземной концентрации вредного вещества с м (мг/м 3) при выбросе газовоздушной смеси из одиночного точечного источника с круглым устьем достигается при неблагоприятных метеорологических условиях на расстоянии x м (м) от источника и определяется по формуле
где А - коэффициент, зависящий от температурной стратификации атмосферы; М (г/с) - масса вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу в единицу времени; F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания вредных веществ в атмосферном воздухе; т и n - коэффициенты. учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса; H (м) - высота источника выброса над уровнем земли (для наземных источников при расчетах принимается Н = 2 м); - безразмерный коэффициент, учитывающий влияние рельефа местности, в случае ровной или слабопересеченной местности с перепадом высот, не превышающим 50 м на 1 км, = 1; Т (°С) - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой окружающего атмосферного воздуха; V 1 (м 3 /с) - расход газовоздушной смеси, определяемый по формуле
где D (м) - диаметр устья источника выброса; 0 (м/с) -средняя скорость выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса.
В случае, если труба имеет квадратное или прямоугольное устье, то рассчитывают эквивалентный диаметр по формуле:
где a и b – соответственно длина и ширина устья трубы. Значение D экв подставляется вместо D в формулу.
Значение коэффициента А, соответствующее неблагоприятным метеорологическим условиям, при которых концентрация вредных веществ в атмосферном воздухе максимальна, принимается равным:
а) 250-для районов Средней Азии южнее 40° с. ш., Бурятской АССР и Читинской области;
б) 200-для Европейской территории СССР: для районов РСФСР южнее 50° с. ш., для остальных районов Нижнего Поволжья, Кавказа, Молдавии; для Азиатской территории СССР: для Казахстана. Дальнего Востока и остальной территории Сибири и Средней Азии;
в) 180 - для Европейской территории СССР и Урала от 50 до 52° с. ш. за исключением попадающих в эту зону перечисленных выше районов и Украины;
г) 160 - для Европейской территории СССР и Урала севернее 52° с. ш. (за исключением Центра ЕТС), а также для Украины (для расположенных на Украине источников высотой менее 200 м в зоне от 50 до 52° с. ш. - 180, а южнее 50° с. ш. - 200);
д) 140 - для Московской, Тульской, Рязанской, Владимирской, Калужской, Ивановской областей.
F принимается для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1; для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
При определении значения Т (°С) следует принимать температуру окружающего атмосферного воздуха Т в (°С), равной средней максимальной температуре наружного воздуха наиболее жаркого месяца года по СНиП 2.01.01-82, а температуру выбрасываемой в атмосферу газовоздушной смеси Т г (°С) - по действующим для данного производства технологическим нормативам. Для котельных, работающих по отопительному графику, допускается при расчетах принимать значения Т в равными средним температурам наружного воздуха за самый холодный месяц по СНиП 2.01.01-82.
Значение безразмерного коэффициента F принимается:
а) для газообразных вредных веществ и мелкодисперсных аэрозолей (пыли, золы и т. п., скорость упорядоченного оседания которых практически равна нулю) - 1;
б) для мелкодисперсных аэрозолей при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки выбросов не менее 90 % - 2; от 75 до 90 % - 2,5; менее 75 % и при отсутствии очистки - 3.
Значения коэффициентов m и n определяются по номограммам или рассчитываются.
Вы когда-нибудь задумывались о том, насколько важен в нашей жизни воздух? Только представьте, что человеческая жизнь не может продолжаться без него более двух минут. Мы редко задумываемся над этим, воспринимая воздух как должное, тем не менее, существует реальная проблема – атмосфера Земли уже загрязнена довольно сильно. И пострадала она именно от рук человека. А это означает, что всё живое на планете находится в опасности, ведь мы постоянно вдыхаем в себя различные ядовитые вещества и примеси. Как защитить воздух от загрязнений?
Как люди и их деятельность влияют на состояние атмосферы?
Чем быстрее развивается современное общество, тем всё больше потребностей у него возникает. Людям нужно больше автомобилей, больше бытовой техники, много товаров для ежедневного использования, - этот список можно продолжить. Однако суть состоит в том, что для удовлетворения потребностей современных людей нужно постоянно что-то производить и строить.
Для этого стремительно вырубают леса, создают новые компании, открывают заводы и фабрики, которые ежедневно выбрасывают в атмосферу тонны химических отходов, копоти, газов, всевозможных вредных веществ. С каждым годом на дорогах появляются сотни тысяч новых автомобилей, каждый из которых вносит свою лепту в загрязнение атмосферы. Люди неразумно используют ресурсы, полезные ископаемые, иссушают реки, а все эти действия прямо или косвенно отражаются на состоянии атмосферы Земли.
Постепенно разрушающийся озоновый слой, призванный защищать всё живое от радиоактивного солнечного излучения, - свидетельство неразумной деятельности человека. Дальнейшее его истончение и разрушение приведёт к гибели как живых организмов, так и растительного мира. Как спасти планету от загрязнения атмосферы?
Каковы основные источники загрязнения атмосферного воздуха?
Современный автопром . В настоящее время на дорогах всех стран мира свыше 1 млрд автомобилей. В западных и европейских странах почти каждая семья имеет в своём распоряжении несколько автомобилей. Каждый из них – источник выхлопных газов, которые тоннами попадают в атмосферу. В Китае, Индии и России ситуация вроде бы пока не такая, но число автомобилей в СНГ по сравнением с 1991 годом, явно выросло в разы.
Фабрики и заводы . Конечно, без промышленности нельзя обойтись, однако не стоит забывать, что, получая необходимые нам товары, взамен мы расплачиваемся чистым воздухом. В скором времени человечеству нечем будет дышать, если фабрики и промышленные предприятия не научатся перерабатывать собственные отходы вместо того, чтобы выпускать их в атмосферу.
Продукты сгорания нефти и угля, потребляемых на теплоэлектростанциях, поднимаются в воздух, наполняя его очень вредными примесями. В дальнейшем токсические отходы выпадают вместе с осадками, питая химическими веществами почву. Из-за этого зелёные насаждения гибнут, а ведь они необходимы, чтобы поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород. А как же мы без кислорода? Погибнем… Так что загрязнение воздуха и здоровье человека в прямой зависимости.
Меры по защите воздуха от загрязнения
Какие меры может предпринять человечество, чтобы прекратить загрязнять воздух на планете? Учёные уже давно знают ответ на этот вопрос, только на деле эти меры мало кто внедряет. Что же нужно делать?
1. Чиновники должны усилить контроль за организацией безопасной для природы и окружающей среды работы фабрик и промышленных предприятий. Нужно обязать владельцев всех заводов устанавливать очистные сооружения, чтобы свести к нулю вредные выбросы в атмосферу. За нарушение этих обязательств ввести наказание, возможно, в виде запрета на продолжение деятельности предприятий, которые продолжают загрязнять воздух.
2. Выпускать новые автомобили, которые работали бы только на экологически чистом топливе. Если прекратить производство машин, потребляющих в качестве топлива бензин и солярку, а заменить их электромобилями или машинами-гибридами, то у покупателей не останется выбора. Люди будут приобретать автомобили, не причиняющие вреда атмосфере. Со временем произойдёт полная замена старых авто на новые, экологически чистые, что принесёт огромную пользу нам самим, жителям планеты. Уже сейчас многие люди, живущие в странах европейского континента, делают выбор в пользу такого транспорта.
Число электромобилей в мире уже достигло 1.26 млн. По прогнозу Международной Энергетической Ассоциации, чтобы предупредить рост температуры из-за потепления более чем на 2 градуса, нужно увеличить численность электромобилей на дорогах до 150 млн к 2030 г. и 1 млрд к 2050 году при прочих имеющихся производственных показателях.
3. Экологи сходятся во мнении, что если прекратить работу устаревших теплоэлектростанций, ситуация стабилизируется. Однако вначале нужно найти и внедрить новые способы добычи энергетических ресурсов. Многие из них уже успешно используются. Люди научились превращать энергию солнца, воды и ветра в электричество. Альтернативные виды энергоресурсов не сопряжены с выделением опасных отходов во внешнюю среду, а значит, они помогут защитить воздух от загрязнения. В реальности же в Гонконге выработка более половины электроэнергии идет за счет теплоэлектростанций на угле, а потому доля выбросов углекислоты в последние годы выросла на 20%.
4. Чтобы экологическая ситуация стабилизировалась, нужно перестать уничтожать природные богатства – вырубать лесные массивы, осушать водоёмы и начать разумно использовать полезные ископаемые. Нужно постоянно увеличивать зелёные насаждения, чтобы они способствовали очищению воздуха и обогащению его кислородом.
5. Нужно повышать информированность населения. В частности информация о том как должна производиться защита воздуха от загрязнений для детей. Таким образом можно поменять подход множества людей к нынешнему состоянию ситуации.
Загрязнение воздуха порождает много новых проблем – увеличивается заболеваемость раком, сокращается продолжительность жизни людей, но это лишь верхушка айсберга. Настоящая беда в том, что испорченная экология грозит глобальным потеплением, а это приведёт к серьёзным природным катаклизмам в будущем. Уже сейчас протест нашей планеты против бездумной деятельности людей проявляется в виде наводнений, цунами, землетрясений и других природных явлений. Человечеству нужно всерьёз задуматься о том, чтобы защитить воздух от грязи.
Кстати !
На сегодняшней встрече в Руанде, как передает агентство Рейтер, делегаты почти 200 стран договорились снизить применение парниковых газов (гидрофторуглеродовых газов), используемых в холодильном оборудовании и кондиционерах. Гидрофторуглеродовые газы в разы сильнее разрушают озоновый слой Земли чем двуокись углерода (в 10 тыс раз).
О подписании соглашения по результатам встречи журналистам доложил министр природных ресурсов Руанды.
Развитые страны ЕС и США обязались снизить применение гидрофторуглеродовых газов на 10% до начала 2019 года, то есть за 2 ближайших года.
Индия, Китай и Пакистан обязались не наращивать использование гидрофторуглеродовых газов до 2028 года, а после этой даты сократить их использование. Причем Китай – до 2024 года.
Напомню, еще что 4 ноября 2016 года в силу вступит Парижское соглашение по климату (от декабря 2015 года), которое постепенно заменяет Киотский протокол, действующий до 2020 года. Россия подписала парижское соглашение по климату.
Охрана воздуха от загрязнения в наши дни стала одной из первоочередных задач общества. Ведь если без воды человек может прожить несколько суток, без еды – несколько недель, то без воздуха не обойтись и нескольких минут. Ведь дыхание – это процесс непрерывный.
Мы живем на дне пятого, воздушного, океана планеты, как часто называют атмосферу. Если бы ее не было, жизнь на Земле не смогла бы зародиться.
Состав воздуха
Состав атмосферного воздуха является постоянным еще со времен появления человечества. Мы знаем, что 78% воздуха – это азот, 21% приходится на кислород. Содержание в воздухе аргона и углекислого газа вместе составляет около 1%. А все остальные газы в сумме дают нам вроде незначительную цифру в 0,0004%.
Что же относится к остальным газам? Их много: метан, водород, угарный газ, оксиды серы, гелий, сероводород и другие. Пока их количество в воздухе не меняется, все нормально. Но при увеличении концентрации любого из них происходит загрязнение…
Известно, что без пищи человек может прожить больше одного месяца, без воды – только несколько дней, а вот без воздуха – всего лишь пару минут. Так он необходим нашему организму! Поэтому вопрос о том, как защитить воздух от загрязнения, должен занимать первоочередное место среди проблем ученых, политиков, государственных деятелей и чиновников всех стран. Чтобы не убить себя, человечество должно принять срочные меры по предотвращению этого загрязнения. Заботиться о чистоте окружающей среды обязаны и граждане любой страны. Это только кажется, что от нас практически ничего не зависит. Есть надежда, что совместными усилиями все мы сможем защитить воздух от загрязнения, животных от – исчезновения, леса – от вырубки.
Атмосфера Земли
Земля – единственная из известных современной науке планет, на которой существует жизнь, что стало возможным благодаря атмосфере. Она и обеспечивает наше существование. Атмосфера – это в первую очередь воздух, который должен быть пригодным для…
Как защититься от загрязнённого воздуха
Разделы: Начальная школа
обобщать знания об источниках загрязнения атмосферы, последствиях, к которым они приводят и правилах охраны воздуха; сформулировать правила личной экологической безопасности; развивать память, логическое мышление, лексический запас; воспитывать бережное отношение к окружающей среде.
ХОД УРОКА
1. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ МОМЕНТ (1 мин)
2. Введение в тему УРОКА (2 мин)
Рыжая ворона:
– Не хватает свежего воздуха! Нечем дышать! Я даже цвет поменяла. Задыхаюсь! Помогите!
Приложение 1.
– Предлагаю помочь ВОРОНЕ. Исходя из её просьбы, как сформулировать тему урока? (Как защититься от загрязнённого воздуха). “Приложение 1=слайд 1”.
На какие вопросы мы должны дать ей ответ? / От чего загрязняется воздух и к чему это приводит? Что нужно делать для охраны воздуха от загрязнений? Как защитить себя от загрязнённого воздуха? /”Приложение…
АТМОСФЕРА, КАК ЧАСТЬ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ИСКУССТВЕННЫ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ МЕРЫ ПО ОХРАНЕ АТМОСФЕРЫ ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
АТМОСФЕРА, КАК ЧАСТЬ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
Атмосфера (от греч. atmoc - пар и сфера - шар) - газовая (воздушная) оболочка Земли, вращающаяся вместе с ней. Жизнь на Земле возможна, пока существует атмосфера. Все живые организмы используют воздух атмосферы для дыхания, атмосфера защищает от вредного воздействия космических лучей и губительной для живых организмов температуры, холодного «дыхания» космоса.
Атмосферный воздух - это смесь газов, из которых состоит атмосфера Земли. Воздух не имеет запаха, прозрачен, его плотность 1,2928 г/л, растворимость в воде 29,18 см~/л, в жидком состоянии приобретает голубоватую окраску. Жизнь людей невозможна без воздуха, без воды и пищи, но если без пищи человек может прожить несколько недель, без воды - несколько дней, то смерть от удушья наступает через 4 - 5 мин.
Основными составными частями атмосферы являются: азот, кислород, аргон и углекислый газ. Кроме аргона в малых концентрациях содержатся другие инертные газы. В атмосферном воздухе всегда присутствуют пары воды (примерно 3 - 4%) и твердые частицы - пыль.
Атмосфера Земли подразделяется на нижнюю (до 100 км) - гомосферу с однородным составом приземного воздуха и верхнюю гетеросферу с неоднородным химическим составом. Одним из важных свойств атмосферы является наличие кислорода. В первичной атмосфере Земли кислород отсутствовал. Появление и накопление его связано с распространением зеленых растений и процессом фотосинтеза. В результате химического взаимодействия веществ с кислородом живые организмы получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности.
Через атмосферу осуществляется обмен веществ между Землей и Космосом, при этом Земля получает космическую пыль и метеориты и теряет самые легкие газы - водород и гелий. Атмосфера пронизана мощной солнечной радиацией, которая определяет тепловой режим поверхности планеты, вызывает диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов. Обширная разреженная верхняя часть атмосферы состоит преимущественно из ионов.
Физические свойства и состояние атмосферы меняются во времени: в течение суток, сезонов, лет - и в пространстве в зависимости от высоты над уровнем моря, широты местности, удаленности от океана.
CTPOEHИE АТМОСФЕРЫ
Атмосфера, общая масса которой составляет 5,15 10» т, простирается вверх от поверхности Земли примерно до 3 тыс. км. С высотой меняются химический состав и физические свойства атмосферы, поэтому ее подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, ионосферу (термосферу) и экзосферу.
Основная масса воздуха в атмосфере (до 80%) находится в нижнем, приземном слое - тропосфере. Толщина тропосферы в среднем 11 - 12 км: 8 - 10 км - над полюсами, 16 - 18 км - над экватором. При удалении от поверхности Земли в тропосфере происходит понижение температуры на 6"С на 1 км (рис. 8). На высоте 18 - 20 км плавное уменьшение температуры прекращается, она остается почти постоянной: - 60...- 70"С. Этот участок атмосферы называется тропопаузой. Следующий слой - стратосфера - занимает высоту 20 - 50 км от земной поверхности. В ней сосредоточена остальная (20%) часть воздуха. Здесь температура повышается при удалении от поверхности Земли на 1 - 2"С на 1 км и в стратопаузе на высоте 50 - 55 км доходит до 0"С. Далее на высоте 55- 80 км расположена мезосфера. При удалении от Земли температура понижается на 2 - 3"С на 1 км, и на высоте 80 км, в мезопаузе, она достигает - 75...- 90"С. Термосфера и экзосфера, занимающие высоты соответственно 80 - 1000 и 1000 - 2000 км, представляют собой наиболее разреженные части атмосферы. Здесь встречаются лишь отдельные молекулы, атомы и ионы газов, плотность которых в миллионы раз меньше, чем у поверхности Земли. Следы газов обнаружены до высоты 10 - 20 тыс. км.
Толщина воздушной оболочки сравнительно невелика при сопоставлении с космическими расстояниями: она составляет одну четвертую радиуса Земли и одну десятитысячную часть расстояния от Земли до Солнца. Плотность атмосферы на уровне моря равна 0,001 г/см~, т.е. в тысячу раз меньше плотности воды.
Между атмосферой, земной поверхностью и другими сферами Земли происходит постоянный обмен теплом, влагой и газами, который вместе с циркуляцией воздушных масс в атмосфере влияет на основные климатообразующие процессы. Атмосфера защищает живые организмы от мощного потока космического излучения. Ежесекундно на верхние слои атмосферы обрушивается поток космических лучей: гамма, рентгеновские, ультрафиолетовые, видимые, инфракрасные. Если бы все они достигали земной поверхности, то в течение нескольких мгновений уничтожили бы все живое.
Важнейшее защитное значение имеет озоновый экран. Он расположен в стратосфере на высоте от 20 до 50 км от поверхности Земли. Общее количество озона (Оз) в атмосфере оценивается в 3,3 млрд. т. Мощность этого слоя сравнительно небольшая: суммарно она составляет 2 мм на экваторе и 4 мм у полюсов при нормальных условиях. Максимальная концентрация озона - 8 частей на миллион частей воздуха - находится на высоте 20 - 25 км.
Основное значение озонового экрана состоит в том, что он защищает живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения. Часть его энергии расходуется на реакцию: S О2 <> S 0з. Озоновый экран поглощает ультрафиолетовые лучи с длиной волны около 290 нм и менее, поэтому до земной поверхности доходят ультрафиолетовые лучи, полезные для высших животных и человека и губительные для микроорганизмов. Разрушение озонового слоя, замеченное в начале 1980-х гг., объясняют применением фреонов в холодильных установках и выбросом в атмосферу аэрозолей, применяемых в быту. Выбросы фреонов в мире тогда достигали 1,4 млн. т в год, а вклад отдельных стран в загрязнение атмосферы фреонами составлял: 35% - США, по 10% - Япония и Россия, 40% - страны ЕЭС, 5% - остальные страны. Согласованные меры позволили сократить поступление фреонов в атмосферу. Разрушительное воздействие на озоновый слой оказывают полеты сверхзвуковых самолетов и космических аппаратов.
Атмосфера защищает Землю от многочисленных метеоритов. Ежесекундно в атмосферу попадает до 200 млн. метеоритов, доступных для наблюдения невооруженным глазом, но они сгорают в атмосфере. Замедляют свое движение в атмосфере мелкие частицы космической пыли. Ежесуточно на Землю опускается около 10" мелких метеоритов. Это приводит к увеличению массы Земли на 1 тыс. т. в год. Атмосфера является теплоизоляционным фильтром. Без атмосферы перепад температур на Земле в сутки достигал бы 200"С (от 100"С днем до - 100"С ночью).
БАЛАНС ГАЗОВ В АТМОСФЕРЕ
Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха в тропосфере. Баланс газов в атмосфере поддерживается за счет постоянно идущих процессов использования их живыми организмами и поступления газов в атмосферу. Азот выделяется при мощных геологических процессах (извержениях вулканов, землетрясениях), при разложении органических соединений. Изъятие азота из воздуха происходит за счет деятельности клубеньковых бактерий.
Однако в последние годы происходит изменение баланса азота в атмосфере за счет хозяйственной деятельности людей. Заметно увеличилось связывание азота при производстве азотных удобрений. Предполагают, что объем промышленной фиксации азота в ближайшее время значительно возрастет и превысит его поступление в атмосферу. Согласно прогнозам производство азотных удобрений удваивается каждые 6 лет. Эго обеспечивает растущие потребности сельского хозяйства в азотных удобрениях. Однако нерешенным остается вопрос компенсации изъятия азота из атмосферного воздуха. В то же время из-за огромного общего количества азота в атмосфере эта проблема не столь серьезна, как баланс кислорода и диоксида углерода.
Около 3,5 - 4 млрд. лет назад содержание кислорода в атмосфере было в 1000 раз меньше, чем сейчас, так как не было основных продуцентов кислорода - зеленых растений. Современное соотношение кислорода и диоксида углерода поддерживается жизнедеятельностью живых организмов. В результате фотосинтеза зеленые растения потребляют диоксид углерода и выделяют кисло- род. Он используется для дыхания всеми живыми организмами. Естественные процессы потребления СО3 и О2 и их поступление в атмосферу хорошо сбалансированы.
С развитием промышленности и транспорта кислород используется на процессы горения все в возрастающих размерах. Например, за один трансатлантический рейс реактивный самолет сжигает 35 т кислорода. Легковой автомобиль за 1,5 тыс. км пробега расходует суточную норму кислорода одного человека (в среднем человек потребляет в сутки 500 л кислорода, пропуская через легкие 12 т воздуха). По подсчетам специалистов, на сгорание разнообразных видов топлива сейчас требуется от 10 до 25% кислорода, производимого зелеными растениями. Уменьшается поступление кислорода в атмосферу из-за сокращения площадей лесов, саванн, степей и увеличения пустынных территорий, роста городов, транспортных магистралей. Сокращается число продуцентов кислорода среди водных растений из-за загрязнения рек, озер, морей и океанов. Полагают, что в ближайшие 150 - 180 лет количество кислорода в атмосфере сократится на треть по сравнению с современным его содержанием.
Использование запасов кислорода увеличивается одновременно с эквивалентным ростом выделения диоксида углерода в атмосферу. По данным ООН, за последние 100 лет количество СО~ в атмосфере Земли увеличилось на 10 - 15%. Если намеченная тенденция сохранится, то в третьем тысячелетии количество СО~ в атмосфере может возрасти на 25%, т.е. с 0,0324 до 0,04% объема сухого атмосферного воздуха. Некоторое увеличение диоксида углерода в атмосфере сказывается положительно на продуктивности сельскохозяйственных растений. Так, при насыщении воздуха теплиц углекислым газом урожайность овощей повышается за счет интенсификации процесса фотосинтеза. Однако с увеличением COz в атмосфере возникают сложные глобальные проблемы, которые будут рассмотрены ниже.
