6.2. Impactul antropogen asupra atmosferei
Constanța compoziției aerului este cea mai importantă condiție pentru existența omenirii. Prin urmare, orice schimbare în compoziția sa este considerată poluare.
Aerul normală conține următoarele componente: azot - 78% oxigen - 20% Argon - 0,9% dioxid de carbon - 0,03%, ozon - mai puțin de 0,001%. Raportul dintre principalele componente ale aerului în dezvoltarea civilizației nu sa schimbat în mod semnificativ, dar în timpul revoluției industriale, științifice și tehnologice a crescut cantitatea emisiilor în atmosferă a gazelor și a aerosolilor de origine tehnogenă. Dezvoltarea bazei economice urbane moderne este însoțită de creșterea concentrației, cooperarea, combinarea și intensificarea producției întreprinderilor industriale. Consecința creșterii rapide a producției, caracterizată prin tehnologia multi-deșeurilor, este poluarea multi-componentă a atmosferei. Gradul de contaminare este considerabilă: emisiile de dioxid de carbon este de 20 de miliarde de tone / an (aproximativ 0,7% dioxid de carbon conținut în atmosferă). emisiile de dioxid de sulf - 200 de milioane de tone / an (mai mult de 2 ori fluxul natural al aerului la sulf sub formă de compuși gazoși); eliberarea freonilor - 1 milion de tone / an; emisii de plumb - 0,4 milioane tone / an (mai mult de 2 ordine de mărime mai mult decât sursele naturale). De-a lungul ultimilor 100 de ani, emisiile de dioxid de carbon din atmosferă a crescut cu 30 de ori, de plumb - de 20 de ori, dioxid de sulf - 15 ori.
Sursele de poluare a aerului pot fi naturale (erupții vulcanice, incendii forestiere, descompunerea organismelor vii) și artificiale (industrie, transport, locuințe și servicii comunale). În ultimele decenii, factorii de poluare a aerului antropici sunt mult mai mari decât scara naturale. De exemplu, intrarea de om în mediu este utilizat pe scară largă în producerea și viața compușilor chimici (mai mult de 100 de mii. 3 milioane cunoscute) 10-100 ori fluxul lor naturale în timpul vulcanizării și intemperii a rocilor. În cazul în care vulcani toate Pământului emit anual pe o suprafață de aproximativ 3 miliarde de euro. Materia T, omul extrage din pământ mai mult de 120 de miliarde. Tone de diferite minereuri, combustibili fosili și materiale de construcții.
Principalele componente ale poluării aerului sunt oxizii de carbon, azot și sulf, fenoli, formaldehidă, hidrocarburi și particule în suspensie (praf).
Stat emisiilor de agregare de substanțe nocive în atmosferă sunt clasificate: în gazele (dioxid de sulf, oxizi de azot, monoxid de carbon), lichid (acid, soluții alcaline, săruri) și solide (cancerigeni, plumb și compușii săi, organice și anorganice de praf, funingine, substanțe rășinoase).
· Poluanții eliberați în atmosferă pot:
• se stabilește prin gravitate;
· Fizic prins prin sedimentarea particulelor (ceață și sedimente) și intra în litosferă și hidrosferă;
· Includerea în circulația biosferică a substanțelor relevante (dioxid de carbon, vapori de apă, oxizi de sulf și azot);
· Schimbarea stării sale agregate (condens, evaporare, cristalizare, reacție chimică cu alți poluanți);
• să rămână în atmosferă pentru o perioadă relativ lungă de timp, transportate prin fluxuri de aer către diferite regiuni geografice ale planetei, până când se creează condiții de transformare fizică sau chimică (de exemplu freonii).
Date sumare privind numărul de cele mai comune emisii arată că marea majoritate a acestora provin din țările industrializate din America de Nord și Europa și într-o mai mică măsură, în Asia. Rusia nu este un furnizor important de poluanți în atmosferă, în comparație cu țările industrializate. În special, aceasta este contribuția dioxidului de sulf - 12% (SUA - 21%), oxizi de azot - circa 6% (SUA - 20%), oxid de carbon - 10% (SUA - 70%).
Prezența întreprinderilor care eliberează emisii nocive, chiar și cu eficiență ridicată a stațiilor de epurare, neutralizând până la 95% poluanți, afectează în mod semnificativ starea aerului atmosferic în zonele populate. De exemplu, în mediul rural poluarea atmosferică este de 10 ori, iar în orașe industriale - de 150 de ori mai mare decât în ocean.
Poluarea aerului are multe consecințe dăunătoare. Efectele sale pot fi diferite în funcție de tipul de poluant, concentrația acestuia în aer, durata și periodicitatea expunerii.
Efectele adverse ale substanțelor cu proprietăți toxice atunci când penetrează corpul uman pot fi manifestate ca otrăviri acute sau cronice și alte boli. În plus, substanțele cu activitate genetică pot fi cauza malformațiilor congenitale și a defectelor de dezvoltare.
Poluarea atmosferei reduce productivitatea și fertilitatea animalelor domestice și sălbatice, a păsărilor. Căzând în sol și apă, impuritățile dăunătoare, poluând atmosfera, duc la distrugerea vegetației. Sub influența poluării atmosferice, clădirilor și structurilor, monumentele istoriei, arhitecturii, culturii și artei sunt distruse. În multe țări industrializate, daunele economice cauzate de poluarea mediului reprezintă 3-5% din produsul național brut. De exemplu, în Statele Unite, daunele materiale anuale cauzate de poluarea urbană sunt estimate la 24 de miliarde de dolari.
Poluarea aerului atmosferic, pe lângă efectele locale, este cauza consecințelor globale. Ploile acide, încălzirea globală, perturbarea stratului de ozon al Pământului sunt cauzate de poluarea aerului.
Metanul este un alt gaz din atmosferă care afectează efectul de seră de pe planeta noastră. Principala cauză naturală a formării metanului este activitatea unui număr de bacterii care descompun carbohidrații în metan. Acest lucru se întâmplă, în primul rând, în mlaștini și în tractul digestiv al animalelor. Formarea antropogenă a metanului are loc în grămezi de compost, în depozitele de deșeuri, în câmpurile de orez (oriunde izbucneste izolarea de apă și de nămol din accesul la aer), precum și în extracția combustibililor fosili.
Pe lângă dioxidul de carbon și metan, gazele cu efect de seră includ freone, oxid nitric, ozon și, de asemenea, vapori de apă (tabelul 6.2). Toți acești compuși au fost prezenți în atmosferă pentru aproape întreaga perioadă a existenței sale, dar într-o cantitate foarte mică. O creștere accentuată a concentrației lor în atmosferă se observă în ultimii o sută de ani.
Gazele de seră esențiale
și ponderea influenței lor asupra încălzirii globale pe Pământ
Protocolul prevede un sistem de cote pentru emisiile de gaze cu efect de seră. Prin urmare, negocierile privind reducerea sunt foarte dificile. Țări precum India și China, care contribuie semnificativ la poluarea atmosferei cu gaze cu efect de seră, nu au semnat un acord. George W. Bush a refuzat să semneze Protocolul de la Kyoto, în timp ce SUA aruncă dioxidul de carbon în atmosferă de trei ori mai mult decât toate țările din Europa de Vest.
Principalul obstacol în calea cooperării internaționale de prevenire a "efectului de seră" este incertitudinea științifică. Deoarece mulți oameni de știință proeminenți, de exemplu, Academician A.P. Kapitsa, insistă că nu există încălzire, însă în realitate continuă o perioadă lungă glaciară și se suprapun ciclurile climatice mai scurte de încălzire. În plus, semnarea Protocolului de la Kyoto implică consecințe economice grave - reducerea industriei poluante și modificarea costisitoare a tehnologiilor de purificare.
Cantitatea totală de ozon din atmosferă este mică, însă aceasta este una dintre cele mai importante componente. Prin radiațiile solare ultraviolete de ozon într-un strat între 15 și 40 de kilometri deasupra suprafeței pământului este redusă de aproximativ 7000 de ori. Reducerea „grosimea“ a stratului de ozon crește cantitatea de radiație ultravioletă atinge suprafața Pământului și perturbarea echilibrului termic al planetei. Excesul de ultraviolet este dăunător ființelor vii. De exemplu, sa stabilit că o creștere a dozei de radiații ultraviolete cu 1% duce la o creștere a bolilor de cancer cu 2%. În plus, scăderea conținutului atmosferă de ozon și creșterea radiațiilor UV poate fi o cauza de ochi cataracta, atenuarea sistemului imunitar uman, reducând eficacitatea vaccinării împotriva bolilor infecțioase.
Una dintre principalele cauze ale epuizarea stratului de ozon al Pământului este poluarea atmosferică datorită emisiilor de CFC-uri în el, care sunt utilizate pe scară largă în viața de zi cu zi ca agenți de refrigerare, agenți și solvenți de suflare în recipiente de aerosoli. Aceste substanțe gazoase sunt ridicate fără a fi descompus, la înălțimea stratului de ozon, în cazul în care acestea se descompun fotochimic pentru a produce oxid de clor, stratul de ozon rapid. plus Freon, catalizator sever descompunerea ozonului sunt oxizi de azot. Produsele de combustie incompletă a combustibililor fosili aeronave supersonice și nave spațiale distruge, de asemenea, stratul de ozon. Datorită lor, până la 10% din stratul de ozon din atmosferă este distrus. Doar o singură lansare a navei spațiale „Shuttle“ duce la distrugerea a aproximativ 10 milioane de tone de ozon.
Este cunoscut faptul că, la aer normal obișnuită compoziția naturală a apei de ploaie are reacție ușor acidă (pH = 5,5. 5.6). precipitarea acidifiat (pH sub 5,5) apar datorită conținutului crescut al aerului în principal oxizi de sulf și oxizi de azot, care interacționează cu vapori de apă pentru a forma acidul clorhidric, azotic și acid sulfuric.
Este de asemenea cunoscut un "sindrom de particule acide", în care se observă precipitarea particulelor solide de sulfați sau nitrați în absența umidității, cu dizolvare ulterioară în apă pentru a forma acizi.
Ca rezultat al scăderii ploilor acide (sau zăpadă, ceață, grindină) în stratul de suprafață al acidifierea solului și apei dezvoltă care duce la degradarii ecosistemului, distrugerea anumitor tipuri de pești și alte organisme acvatice, care afecteaza fertilitatea solului, a redus creșterea pădurilor și desicare. Astfel, realizat în Europa, studiile arată că, în ultimii 10 ani, rata de creștere a multor plante perene încetinit cu 20-30%.
Un exemplu frapant al impactului negativ al precipitațiilor acid asupra ecosistemelor naturale este acidifierea lacurilor. În mod deosebit, aceasta se întâmplă în Canada, Suedia și în sudul Finlandei. Motivul este acela că o parte semnificativă a emisiilor de sulf din țările industrializate, aceasta intră în teritoriul său și roca de bază compune lacuri pat in aceste tari sunt, de obicei reprezentate de granitului, nu pot neutraliza precipitarea acidă, în contrast, de exemplu, din calcar care crearea unui mediu alcalin și prevenirea acidificării. Ca urmare, numai în Canada, din cauza ploilor acide frecvente au devenit mort de 4000 de lacuri.
Cele mai mari pagube din pădurile tropicale acide observate cu soluri argiloase din care apa se spală ioni de aluminiu acide care pătrund prin sistemul de rădăcină în lemnul și acționează în continuare ca otrăvuri de celule. În condiții normale, compușii de aluminiu sunt practic insolubili și, prin urmare, inofensivi. În conformitate cu aceeași schemă în acidifierea mediului începe acțiunea și alte elemente toxice, inclusiv mercur și plumb.
Acidic precipita accelerează coroziunea metalelor și distrugerea clădirilor. Se constată că ruginile de oțel sunt de 20 de ori în zonele industriale, iar aluminiul este distrus de 100 de ori mai rapid decât în zonele rurale.
Un alt exemplu al efectelor adverse ale ploii acide se poate demonstra că, atunci când captarea apei potabile cu materiale toxice ridicate de aciditate din conductele pot fi dizolvate în ea, și afectează în mod negativ organismul uman.
O altă consecință gravă a poluării antropice a aerului atmosferic este smogul, un amestec toxic de fum, ceață și praf, care cauzează consecințe grave asupra corpului ființelor vii.
Există două tipuri de smog: smog de iarnă (tip londonez) și de vară (tip Los Angeles).
Tipul de smog din Londra are loc în timpul iernii în orașe industriale mari, în condiții meteorologice nefavorabile, cum ar fi lipsa de inversare a vântului și a temperaturii. Inversiunea temperaturii se manifestă printr-o creștere a temperaturii aerului în intervalul 300-400 m față de suprafața solului, în loc de scăderea obișnuită. Ca urmare, circulația aerului atmosferic este perturbată - fumul și poluanții nu se pot ridica și nu se pot disipa. Concentrațiile de oxizi de sulf, praful suspendat, monoxidul de carbon ating niveluri periculoase pentru sănătatea umană, duc la o tulburare de circulație a sângelui, respirație și adesea deces.
Specialiștii englezi au constatat că concentrația dioxidului de sulf în acele zile a atins valori mai mari de 10 mg / m3. La concentrația maximă admisibilă a acestei substanțe în aerul ariilor populate de 0,5 mg / m 3.
Losul de tip smog, sau smogul fotochimic, nu este mai puțin periculos decât Londra. Se produce în timpul verii, cu expunere intensă la radiația solară în aer, suprasaturată cu gaze de eșapament.
Pentru prima dată a fost înregistrată în 1944 în Los Angeles, când, ca urmare a unei congestii mari de mașini, viața întregului oraș a fost paralizată.
Ca urmare a reacțiilor fotochimice, se formează compuși, de exemplu peroxizi organici și nitriți, care irită puternic membranele mucoase ale căilor respiratorii și ale ochilor și provoacă vărsarea și moartea plantelor. Smog Los-Angeles sporește coroziunea metalelor, distrugerea structurilor de construcție, a cauciucului și a altor materiale.
Conform datelor oficiale, de exemplu, în Atena, în zilele de formare a ratei de deces fotochimice smog de șase ori mai mare decât în zilele de aer relativ curat. În unele dintre orașele noastre (Kemerovo, Novokuznetsk, Mednogorsk), în special cele situate în zonele joase, datorită numărului tot mai mare de vehicule probabilitatea de formare a smogului fotochimic în zilele senine creste in mod dramatic.