Охрана атмосферного воздуха Исполнитель

Тема: Охрана атмосферного воздуха

План:

1. Значение атмосферы и её строение

2. Газовый состав атмосферы

3. Загрязнение атмосферы, источники загрязнения

4. Последствия загрязнения атмосферы и меры его               

    предотвращения

{spoiler=Продолжать Читать}

1. Значение атмосферы и её строение

Атмосфера – воздушный бассейн, охватывающий Земную кору. Её общая масса 5000 трлн. т. На 1 см² площадь Земли давит весом 1,32 кг. Из общей массы воздуха 99% приходится на слой, высотой до 30 км. Верхней границей атм. принято 3000 км от у.м., где плотность воздуха равняется с плотностью воздуха межпланетарного пространства. С высотой атмосфер. давление падает (5 км. «горная болезнь»).

Значение.  1) человеку,  если  в сутки  потребуется

1 кг пищи и 2 л. воды, то воздух – 12 кг (10 тыс.л., где содержится 500 л. О²).  О² необходим для окислительно-восстановительной функции организма, в результате которого выделяется энергия;

2) атмосферный воздух необходим для образования притяжения Земли. Атмосферным воздухом на земной поверхности создано давление 760 мм. Р.ст. (на человек давит силой 10-12 т.). По мере изреженности воздуха с высотой атм. давление падает;

3)  атм. защищает живых организмов от губительного воздействия УФ лучей Солнца;

4) атм. стабилизирует суточной температуры на земной поверхности. Благодаря наличия в атм. своеобразного буфера, образованного пылью и конденсированной в нем влагу, перепад суточной температуры минимальный, среднегодовая t. +15⁰С (без атм. суточный перепад 200⁰С, среднегодовая t. -23⁰С; на Луне +170-130=300⁰С, на Венере - 500⁰С).

Строение.  Атмосфера состоит из следующих основных слоёв с некоторыми подслоями:

1) тропосфера (гр.trope-поворот + sphaira-шар)– приземный слой атм. Её высота от 10 (на полюсах) до 18 (на экваторе) км. В тропосфере сосредоточены 80-90% массы воздуха, пыль и практически весь водяной пар. С высотой t падает (100 м=0,7⁰С) до -90⁰С;

2) стратосфера (лат. stratum-слой + sphaira-шар) – слой над тропосферой, занимающий пространство от 18 до 80 км. В этом слое на высоте 25-30 км озон сгущаясь образует «озоновый экран». С приближением к «о.э.» t повышается и после, с удалением от него, вновь падает до -75 -90⁰С;

3) ионосфера (гр. ion-идущий) – верхний слой атмосф. (выше 80 км), где под воздействием солнечной энергии изрежённый воздух ионизирован. Ввиду изреженности газов ионосфера способна отражать  радиоволн, что способствует дальнюю радиосвязь Земли. На высоте 100-100 км происходит свечение газов, приводящее к полярному сиянию. На верхней границе ионосферы t поднимается до 2000⁰С.

2. Газовый состав атмосферы

Естественный газовый состав атм., к которым наземные организмы приспособились: азот – 78,08%,

кислород – 20,95%, аргон – 0,93%, СО² – 0,03%, инертные газы (гелий, неон, криптон, ксенон, радон), метан, Н₂ и др. – 0,001%. В атм. содержится большое к-во водяного пара (годовое поступление 518,6 тыс.км³) с растворенными в воде минералами.

Газовый баланс атмосферы. Соотношение между N₂ и O₂ более стабильный. Однако, соотношение между СО₂, О₃ и водяных паров в зависимости от территорий периодически колеблется.

Характеристика основных газов. Азот (лат. azots-безжизненный) – составляет 3/4 воздуха (400 трлн.т). Образуется в результате ж/д азотобактерий. Являясь основой белков и нуклеиновых кислот, он ускоряет окислительный процесс O₂. В целях производства мин. удобрений расход атм. N₂ возрастает (1960-61гг – 13,6 млн.т, 1970-71гг – 39 млн.т).

Кислород – возник примерно 3 млрд. лет назад с появлением зеленых растений. Общий запас в воздухе 120 трлн.т, что хватит для жизни 48 млрд. человек. Образуется в процессе фотосинтеза и служит агентом окисления. Энергия в живом организме выделяется в процессе окисления.  Источником выделения O₂ – леса и зеленые водоросли морей. Леса сведены на 2/3 части только за последние 100 лет, моря и океаны загрязняются. Вместе с тем, расход O₂ возрастает (23% расходуется на дыхание, в 15 больше этого –  техносфере). Все это приводят к уменьшению запасы O₂ (0,02% - 273 млрд. т). В последнее время ежегодно уменьшается на 1 млрд. т.

Углекислый газ – является основным сырьём фотосинтеза.  Его общий запас в атм. 2300 млрд.т., из него 10 млрд. т. находится в постоянном круговороте. Это – оптимальное количество, необходимое для жизни организмов. Уменьшение его концентрации в воздухе отрицательно влияет на процесс фотосинтеза, а увеличение концентрации во вдыхаемом воздухе на 25% приведет к гибели человека. Более того, СО² создаёт «парниковый эффект».

Озон (гр. ozon- пахнущий) – открыт в 1875 г. голланд. М. Марум. Он является своеобразной формой молекулярного О². Образуется в воздухе под воздей-ствием электрических зарядов (А) и УФ лучей (Б):

А. 3О₂ + 285 кДж ↔ 2О₃         Б. 1) О₂ + λ ≤ 0,24 μm = O + O

                                                              2) O₂ + O + M = O₃ + M      

( λ – длина волн УФ лучей, М – молекула к.л. посредника). Атмосферный запас почти 4 млрд. т. Высота распространения О₃ до 70 км,  наивысшая конц. на  высоте 25-30 км. Если весь атмосферный озон гипотетически сжать, то можно получить слой озоновой пленки толщиной 2-4 мм. Поглощением УФ лучей имеет огромное защитное значение. Напр., если в атмосфере общее поглощение УФ лучей составляет 20%, то 13% приходится только на долю озон. слоя.

Оптимальная конц. О₃ во вдыхаемом воздухе 0,0001 мг/л. Как недостаточная (рак кожи, катаракта), так и избыточная (воспаление легких) концентрация отрицательно для организма.

Охрана озонового слоя – одна из серьёзных проблем. Озон разрушается естественно и антропогенными факторами, особенно хлором и окисью азота. Установлено, что 1 мол. Cl₂ разрушает 100 тыс. мол. О₃ (А)_, 1 мол. N₂ – 10 мол. О₃(Б):

   А. 1) O₃ + Cl = ClO + O₂          

        2) ClO + O = Cl + O₂

Б. 1) O₃ + NO → NO₂ + O₂    

     2) NO₂ + O → NO + O₂                                                     

Основными источниками поступления Cl и NO являются ХФУ и ракетная техника. Напр., челнок «Шаттл»а США при запуске до поднятия на высоту 50 км выбрасывает в воздух 187 т. соединения хлора и 7 т. окиси азота. Это достаточно для разрушения 10 млн. т. озона. Относительно ХФУ имеются международные соглашения.

Международные соглашения. 1985 г. Венская Конвенция (120 государств мира, Узбекистан с 1993 г), Монреальский протокол (1993), Лондонская (1998) и Копенгагенская (1998) поправки.

Разрушающие ХФУ: R-11, 12, 113, 114, 115;

Не разруш.: R-23, 32, 125a, 134a, 143a, 404a, 407a, 410, 507a, 508a.

3. Загрязнение атмосферы, источники загрязнения

         Загрязнение атмосферы. – это нарушение естественного газового баланса привнесением в атм. воздух агентов в к-ве, превышающий способности её естественного самоочищения.

Источники. Естественные (биогенные) – извержение вулканов (500 вулк. годовой выброс пыли и зола 75 млн.т.), пыль от поверх. Земли (от  Арала до 140 млн.т. соляная пыль и песок), лесные пожары не по вине человека,   

Искусственные (антропогенные) – все источники выброса, связанные с ж/д человека. Делятся на 2 гр.: стационарные (предприятия промышленности и энергетики) и передвижные – средства транспорта.

Состав выбросов от промышл. зависит от состава сырья, производимой продукции и применяемого при этом вида топлива. Металлургия выбрасывает серу, окиси углерода и железа, пыль меди, ядовитые соединения фтора, сажи и мн. др. Химическая пром. – различные ядовитые вещества: фтористые соедин., аммиак, фенолы, эфиры, органич. кислоты и др.

Состав выбросов предпр. энергетической пром. зависит от состава сжигаемого топлива. ТЭС выбрасывают особенно много окислы серы (S в мазуте до 4,5%). ТЭС, мощностью 1000 МВт, в сутки выбрасывает до 936 т. окислы серы.  При высоких t –ах атмосферный азот окисляется и образует окиси азота. Поэтому вокруг предприятий иногда выпадают «кислотные осадки», содержащие серной и азотной кислот.

Транспорт. Больше, чем половина выбросов приходится на долю автотранспорта (Нью-Йорк и Токио  - до 90%, Узбекистан – 14%).        Общее

к-во выбросов составляет более 300 млн.т., половина из него окиси углерода, остальные углеводороды, окиси азота, СО₂, сернистый ангидрид, пары свинца, бензапирен и др.

Для здоровье человека особенно вредны диоксины (обиходное название полихлорированных высокотоксичных веществ канцерогенного, тератогенного и мутагенного действия). Они  образуются при обработке и сжигании твердых отходов с содержанием хлорированных углеводородов. Диоксины применяются в оружиях массового поражения (США  во Вьетнаме в 1961-1970 гг. 57 тыс. т. «Оранж», в составе 170 кг диоксин).

Одним из источников загр. атм. является цветная металлургия и взрывы атомных и водородных бомб.

4. Последствия загрязнения атмосферы и меры его

предотвращения

         Последствия. 1. Влияет на микроклимат (за последние 50 лет в Париже число пасмурных дней увеличено на 60 дн., в г. Самарканде туманы увеличились в 6 раз, осадки на 11 мм, в центре Москвы t воздуха на 4,9⁰ С выше).

2. Загрязняется вода и почва.

3. Отравляется растительный и животный мир, вокруг промпредприятий образуются «индустриальные пустыни» (Таджикский алюминиевый завод – Денау, Узун, Сарыассия, Олтинсай).

4. Губительно действует на человека (уменьшение солнечной радиации благоприятствует развитию болезнетворных микроор. и снижает иммунитет чел. организма, отравляет др. органы чел.).

5. Промышленными выбросами могут образоваться смоги т.е. ядовитые туманы (1952 г. Над Лондоном – погибли 4 тыс.чел., увечья 10 тыс.чел.). Транспортными  выбросами могут образоваться фотохимические смоги (США, Токио, Мехико, Буэнос-Айрес).

Меры предотвращения. Меры весьма разнообразные:

1. Нормирован. предельно-допустимых выбросов ВВ

2. Выявление закономерности распространения ВВ в атмосферу местности. Они заключаются в следующем:

• чем выше выброс, тем больше эффект его рассеивания в воздушный бассейн;
• чем больше влажность воздуха, тем больше оседание ВВ на земную поверхность;
• в средних широтах, в т.ч. в Узбекистане, выбросы передвигаются по направлению ветров преимущ.с запада на восток;
• т.к. в местности, окруженной горными хребтами, а также в местах с неровным рельефом, направление перемещения воздуха с верха вниз, коэффициент оседания ВВ на землю выше;
• поскольку в населенных пунктах с многоэтажными зданиями движение воздуха пассивный, ВВ плохо рассеиваются;
• транспортные выбросы выбрасываются низко над землей и поэтому они в воздухе плохо рассеиваются.

Методы и средства очистки воздуха от промышленных выбросов

В зависимости от степени осаждаемости пром. выбросов  применяются разные методы и технические средства по очистке воздуха от них.

1. Очистка аэрозольных выбросов. Производится механическим путем в пылеуловителях с применением методов: сухой, сухой-мокрый и мокрый.

Сухой метод основан на гравитационное осаж-дение и фильтрации. Гравитационное осаждение осуществляется в камерах осаждения пыли, где  запыленный воздух (50-100 μм) медленно проводится в одностороннем направлении. Эффект очистки не более 50%.  Фильтрация осуществляется на предприятиях по производству цемента и в металлургии  в электрических и рукавных фильтрах (2 μм). Эффект очистки 98-99,9%.

При сухом-мокром методе запыленный воздух сначала подвергается инерционному осаждению в многожалюзных и полочных пылеуловителях (грубая очистка 20 μм), за тем центробежному осаждению в циклонах (батарейные и ротоциклоны 30 μм). Эффект до 90%. После этого поток воздуха проводится ч-з скруббер.

Мокрый метод применяется для очистки жидких и газо-парообразных выделений химического производства путем абсорбции, адсорбции, катализа (платина, палладий, окиси меди и марганца), конденсации и сжигания (термическая очистка легкоокисляемых токсичных).

{/spoilers}