Атмосфераны коргау

КІРІСПЕ

Атмосфера — Жер шарының ауа  қабығы, ол салмақ күшіне байланысты ғаламшармен  бірге айналып, қозғалысқа түседі. Жалпы  массасы 5-1015 т шамасында болатын  атмосфера түрлі газдардан, су тамшылары  мен шаң-тозаңнан тұрады. Атмосфераның төменгі бөлігі Жер бетімен шектесіп жатыр. Ал жоғары шекарасы ретінде соңғы ғылыми деректер бойынша 1000 км биіктік алынады, бұдан әрі қарай ауа өте сиреген күйде болады.

Шамамен 100 км-ге дейінгі  биіктік аралығында ауа құрамы мынадай  газдардан: азот — 78%, оттек — 21%, инертті газдар — 1%-ға жуық (оның 0,93%-ы аргон), көмірқышқыл газынан — 0,03%-ы тұрады. Ауа құрамындағы криптон, ксенон, неон, гелий және сутек газдары өте аз мөлшерде болады. Атмосфераның төменгі қабатында ауа құрамы салыстырмалы түрде тұрақты болады, тек өнеркәсіпті аудандар мен ірі қалалар үстінде көмірқышқыл газының үлесі он есеге дейін артуы мүмкін. Лас ауаның құрамында бөгде қосылыстар да кездеседі. Шамамен 200—1000 км биіктікте ауа құрамында оттек басым, ол ультра- күлгін сәулелер әсерінен атомдарға ыдыраған күйінде болады. 1000 км-ден биікте сиреген атмосфера негізінен гелий мен сутектен турады, сутек зарядталған атомдар күйінде таралған.

Атмосфера құрамындағы  әрбір газдың атқаратын қызметі бар. Азот нәруызды (белок) заттар мен нуклеин қышқылдарының құрамына енеді, ал оның қосылыстары өсімдіктерді Минepaлды қорекпен қамтамасыз етеді. Оттексіз тірі организмдердің тыныс алуы мүмкін емес, сондай-ақ жану мен тотығу процестері де жүрмейді. Жасыл өсімдіктер көмірқышқыл газын пайдаланып, органикалық заттар түзеді. Атмосфера газдары тау жыныстарының химиялық үгілуіне қатысады. Ал шамамен 25—30 км биіктіктегі озон қабаты Күннен келетін ультра-күлгін сәулелерді ұстап қалу арқылы тірі организмдерді бұл сәулелердің зиянды әсерінен қорғайды. Ауа құрамындағы жай көзге көрінбейтін су булары белгілі жағдайда су тамшылары түрінде бөлініп шығып (конденсациялану), олардың тұтасуынан бұлттар қалыптасады. Атмосфераның құрылысы. Биіктеген сайын ауаның физикалық қасиеттері (температурасы, тығыздығы, қысымы және т.б.) өзгереді, сондықтан атмосфераны тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера деп аталатын қабаттарға бөледі.

1. ЖАЛПЫ БӨЛІМ
1. Атмосфералық ауа туралы жалпы түсінік

Жер шарын қоршап тұрған, шаң-тозаң, бу мен газдан құралған атмосфера ауасы күн сәулесін жер бетіне жеткенше ұсақ-түйек бөлшектерге бөліп, жан-жаққа шашыратып жатады. Күн сәулесін жер бетіне өткізіп, жерден көтерілген жылуды дүние жүзіне жібермей, шыны жабылған парниктей әсер етеді. 
Егер атмосферада ауа болмаса көк аспан қап-қараңғы болып, күн адамның көзін шағылыстыратын жарық сәуле шашып, жет беті кеуіп, жарылып, одан әрі қыза түсер еді. Бұлт пен жел, жауын-шашын болмай, жер бетіндегі температура күндіз +100^оС-тан астам ыстық, түнде -100^оС-қа дейін төмендеп қақыраған аяз болар еді. Сөйтіп бір тәулік ішінде температура 200^оС-қа өзгеріп отырар еді.  
        Атмосфералық ауа тым жеңіл, 1метр кубта 1300грамм ауа болады. Соған қарамастан жет бетіне түсетін қысым (салмақ) әрбір 1 квадрат см-ге 1кг-нан келеді. Адам денесінің мөлшері орта есеппен 1,5 квадрат метр болса, оған түсетін салмақ 1,5 тоннаға жетіп қалады. Егер адамның ішкі атмосфералық қысымы қазіргідей тең болмай, аз болса, олар ауа салмағынан жаншылып қалар еді. 
         Жердің ең алғашқы ауасы сутектен, метаннан, аммиактан, су буларынан және оқшау, басқалармен қосылмайтын (инертті) гелий, неон сияқты газдардан тұрған. 
        Жер бетінде тіршілік пайда болған кезден бастап жердің алғашқы ауасына жер қойнауының және өсімдіктерден бөлінген күкіртті сутек пен көмір қышқылгаздары қосыла бастады.  
Алғашқы, көзге көрінбейтін ұсақ организмдер ауадағы сутек, метан, аммиак, күкіртті сутек газдарын біртіндеп азайта берді. Мысалы, сутек бактериялары ауадағы сутекті, күкірт бактериалары ауадағы сутекті, күкірт бактериалары жанар таулардан бөлінген күкіртті сутекті тотықтырып, қара қошқыл, көк және көкжасыл балдырлар көмірқышқыл газды пайдаланып, ауаға оттек газын бөле бастады. 
        80 км биіктіктен 1000-1200 км-ге дейінгі аралық Ионосфера болып табылады. Мұнда ауа өте сирек, молекулалар қаншама жылдам қозғалса да адамдары да жәй термометрді де жылытпайды. Ауаның ионды болуы оның электрлік қасиетіне байланысты. Мұнда мысалы криптон – 85 көп жиналғандықтан жердің кедергі күші азайып, тіпті өзгеруі де мүмкін. 
       Ауаның ең жоғарғы, өте селдір, биіктей келе көрінбей кететін, протондардан құралған, 1000-1200 км-ден 1500 км-ге дейінгі аралығын Протоносфера деп атайды. 
      Атмосфералық ауа таусылмайтын табиғи қорға жатады. Оның жалпы салмағы 500 трлн тонна, оның ішінде оттек 105 трлн тонна. Жыл сайын 10 млрд тонна оттек жұмсалып, осыншама ауаға қосылып жатады.

2. Атмосфералық ауаны ластаушы көздер

Атмосфера табиғи жолмен және адамның іс-әрекеті нәтижесінде ластанады. Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаудың атқылауына (жерде бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы активті түрде), тау жыныстарының үгітілуіне, шаңды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде), теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының қүрғауына, тірі организмдердің іріп-шіру процестеріне байланысты.

Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни әртүрлі аурулар қоздыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары жатады. Сонымен қатар атмосфераны ластайтындар қатарына космос шаң-тозаңын жатқызуға да болады. Космос шаңы атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы орасан жылдамдықпен (11-ден 64 км/с дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа қабатынан өтіп отырады, 60-70км биіктікте көбісі жанып үлгереді. Ғалымдар болжамына сәйкес тәулігіне жер бетіне 108 кішігірім метеорит түседі. Жерде атмосфера үлкен космостық жарқыншақтардан да сақтайды. Жыл сайын жерге 2-5 млн.тонна космостық шаң түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін радиусы 10⁶-10⁵м шамасындағы бөлшектерден тұрады.

Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энергетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы, т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қорғаныш ортаға әсер етін ластауын мынадай негізгі түрлерге бөлуге болады: шикізат материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар, өнімдер, атмосфераға таралатын шығарындылар (газ, бу, ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өріс, жарық, ультракүлгін, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының түріне, өндірісте қолданылатын шикізатқа, оларды өңдейтін технологияға байланысты келеді.

1.3 Ластанған ауаның  зиянды әсері

Ауаны ластаушы заттар негізінен жер бетінен санағанда 3км биіктікке дейінгі аралықта жиналады. Төменгі қабаттағы ауаның жылынып жоғары көтерілуіне байланысты мөлшері 4-10 мкм аралығындағы шаң-тозаң мен газдар 1км-ге көтеріліп жан-жаққа жүздеген км қашықтыққа тарайды. Онан ірілері 300-500 метрге көтеріліп, ешқайда жылжымай, ауа салқындаған кезде қайта түседі. Мысалы, Лондонда 1 квадрат км жерге жылына 390 тонна, Нью-Иоркте 300, Париж бен Чикагода-260, Алматыда125 тонна шаң-тозаң түседі. /9-12/

Дүниежүзі денсаулық сақтау ұйымының (ВОЗ) мәліметтері бойынша дамыған елдердің 20 пайызға жуық халқы түрлі аллергиялық (тұмаудан бастап тыныс демікпесіне дейін) аурулармен сырқаттануы ауаның ластануымен байланысты көрінеді. Ауадағы шаң-тозаңның көп болуы өкпе ауруына себепші болады.

Ауаны негігі ластаушылар қатарында көміртек тотығы, көмірсутек, күкүртті газ, азот тотығы, шаң-тозаң, күйе мен күл айтылған болатын. Қоршаған ортаға аса қауіпті автомашиналардан ауаға қосылатын көміртек тотығы, халық оны иісті газ деп те атайды. Бұл газ адамдардың және жылы қанды жануарлардың қанындағы гемоглабинмен (қанның ішіндегі бояушы қызыл зат) қосылып, дененің оттекті пайдалануына кедергі жасап оттек тапшылығына, дененің әлсіреуіне түрлі ауруларға төтеп бере алмайтын халге, оттекпен нитрит топырақтан ауаға қосылған адамдар өкпе ауруына шалдығып, витамин алмасуы бұзылады. Нитрит емшек сүтімен балаға өтсе, олардың тынысы тарылып, ұйқысы бұзылып, денесі көгеріп кетеді.

Отын жаққанда, өрт  болғанда, адамдардың іс-әрекетінен ауа  көмір қышқыл газы өте көп қосылады. Осының нәтижесінде соңғы 100 жылда ауадағы көмір қышқыл газы 11-13 пайызға өсті. Бұл газдың адамға әсері жүрек соғу мен демалу жылдамдап, бас ауырып, құлақ шуылдап, қан қысымы көтеріліп, тамыр соғуы азаяды. Газ тым көп болса кісі есінен де танып қалады. /9-12/

Ластанған ауаның өсімдіктер мен жануарларға да зияны көп. Мысалы, ауада фтор көп болса жануарлардың тістері тез қажалып, бал аралары өліп қалады. Мышьяк көбейсе құлындардың аяғы ісіп, сал ауруына шалдығады.

Хлорлы сутек немесе Т73 қышқылы – металды өңдегенде қолданылады. Дымқыл ауада тұман пайда болып, жоғарғы дем алыс жолдарына әсер етеді.

Уран – радиоактивті элемент, атом электр станцияларында, шыны және фосфор өндірістерінде қолданылады. Сәулелену ауруына ұшыратады, бүйрекке зиянды. 

2 Өндірістік  шаруашылықтардың атмосфераға ықпалы

Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне  өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энергетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы және т.б. жатады . Тек өндірістік кәсіпорындардың  ғана қоршаған ортаға әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлерге белуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар. Атмосфераға таралатындар: газ, бу, ауа тозаңы, энертетикалық : шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өпіц, жарық , ультракүлгін және лазерлі сәулелендірулер және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының және өндірісте қолданылатын шикізаттың түріне, оларды өңдейтін технологияға байланысты болады. Атмосфераға бөлінетін 52 Гт әлемдік антропогендік шығарындының 90%-ын көмір қышқыл газы мен су буы құрайды (бұлар әдетте ластағыштар қатарына кіргізілмейді). Техногенді шығарындылардың құрамында бірнеше мыңдаған қосылыстар кездеседі. Бірақ олардың ішінде ең көп мөлшерде, яғни, тонналап атмосфераға шығарылатындыларға қатты бөлшектер (шаң, түтін, күйе), көміртегі оксиді, күкірт диоксиді, азот оксидтері, фосфор қосылыстары, күкіртті сутек, аммиак, хлор, фторлы сутек жатады.

Ғалымдар, экологтар ғана емес, жұмысы мұнай кен орындарымен  байланысты көптеген адамдар - мұнай  өндіру кезінде бөлініп шығатын  газдарды пайдаға асыру (утилизация) мәселелерін көтеріп жатыр. Үкімет теория жүзінде бұл бағыттың маңызды екенін көптен бері айтуда. Тіпті алғашқы жобалардың бірін бекітіп, мүмкіндігінше жақын арада іс жүзінде қолға алынатынын да айтты. Алауларда газдарды жағу арқылы Қазақстан бағалы энергетикалық ресурстардан қағылып отыр. Мұнан басқа бұл газ ластаушылардың бірі ретінде планета температурасының өзгеруіне әсер ететін қуатты көздердің бірі. Соңғы уақытқа дейін республикада атмосфералық ауаны ең қатты ластайтын көздерге, әсіресе, күлі көп шығатын көмірлерді пайдаланатын жылу энергетикалық кешендерді де жатқызып келді. Экономикалық дағдарыс кезінде қалада амалсыздан көнтеген өнеркәсіп орындары тоқтап қалды. Алайда қала атмосферасындағы көміртеті оксиді мен азот оксидінің мөлшерінің артуы саны күннен-күнге көбейе түскен автокөліктер есебінен болды. Қазақстанның үлкен қалаларында көп тараған химиялық ластаушы - күкіртті газ (күкіртті ангидрид). Зерттеулер өкпе паталогиясы мен атмосфералық ауаның ластануының арасында тікелей байланыс бар екенін көрсетеді. Күкіртті ангидридтің мөлшерінің көбеюі бронхиалды астма мен созылмалы бронхит ауруының асқынуьша алып келеді.

Индустриалды дамыған елдерде  атмосфераны ластайтын негізгі  көздер - автокөліктер, транспорттың басқа  түрлері және өндіріс орындары. Зерттеу  мәліметтері бойынша антропогендік әсерден атмосфераға жыл сайын 25,5 млрд. тонна көміртегі оксиді, 190 млн тонна күкірт оксиді, 65 млн тонна азот оксиді, 1,4 млн тонна хлорлы және фторлы көміртектер (фреондар), көмірсутектің, қорғасынның органикалық қосылыстары, сондай-ақ қатерлі ісік ауруын тудыратын канцерогенді заттар бөлінеді. Ең таза ауа мұхит бетінде. Ауылды жерлерде ауа құрамындағы шаңды қоспалар мұхит бетімен салыстырғанда 10 есе, кішігірім қалаларда 35 есе көп. Ал үлкен қалалар үстінен қара тұманды байқауға болады. Мұнда шаңды қоспалар мұхитпен салыстырғанда 200 еседен аса көп. Лас ауа ірі қалаларда 1,5-2 км биіктікке дейін созылады. Бұл лас тұман жазда күн сәулесінің 20%, ал қыстың күні онсыз да күн сәулесі аз болғандықтан жартысын Автокөліктерден бөлінетін заттар. Әрбір автокөлік жылына 4 тонна ауа жұтып, 800 кг көміртегі оксидін, 40 кг азот оксидін және 200 кг-дай әртүрлі көмірсутектерді атмосфераға бөледі. Автокөліктерден бөлінетін газдар - 200-дей заттардың Қоспалары. Мұнда отынның толық және жартылай жанған өнімдері - көмірсутектер болады. Транспорт моторы жай айналымда, жылдамдық алар кезде және кептелісте тұрғанда қоршаған ортаға көмірсутектер көп бөлінеді. Осындай жағдайда отын толық жанбайды да, лас ауа 10 есе көп бөлінеді. Қалыпты жағдайда қозғалтқыштан бөлінетін газдың құрамында С0₂ - 2,7% болса, жылдамдықты түсірген жағдайда - С0₂ 3,9%-ға, ал жай қозғалған кезде - 6,9% дейін көбейеді.  ІІвалентті С0₂ ауаға қарағанда салмағы ауыр, жердің бетіне жақын жиналады. Сондықтан тротуарда, бесік- арбада отырған нәресте С0₂-ын анасынан көп жұтады. Адам организміне жағымсыз әсерлердің бірі - көліктерден бөлінетін газ құрамында көп кездесетін қорғасын және оның бейорганикалық түрдегі формалары. Ауадағы қорғасын мөлшері көбейген сайын оның мөлшері адам қанында да көбейе түседі. Нәтижесінде қанның оттегімен қанығуы нашарлап, ферменттердің белсенділігі төмендейді. Ал бұл өз кезегінде зат алмасу процесінің бұзылуына алып келеді. Сондай-ақ ІІ валентті СО-да қандағы гемоглобинмен қосылып басқа мүшелерге оттегінің жеткізілуін қиындатады. Транспорттан бөлінген газдардың құрамында одан басқа иісі күшті, тітіркендіргіш альдегидтер (акролен, формальдегид) болады. Мұнан басқа бөлінген лас газдардың құрамында отынның толық жанбауынан ыдырап бітпеген көмірсутектер болады. Негізінен этилен қатарына жататын гексан мен пентан. Отынның толық жанбауы себебінен көмірсутектердің бір бөлігі құрамында шайырлы заттары бар қара күйеге айналады. Егер автокөліктің моторы нашар жұмыс істейтін болса бөлінетін шайырлы заттар мен қара күйенің мөлшері де соғұрлым көп болады. Мұндай жағдайда машинаның артынан будақтап қара түтін шығады.

Көлік түтіні құрамында  бензинге қосылатын тетраэтил-қорғасынның  жануынан бейорганикалық қорғасын да бөлінеді. 1 литр бензин құрамында 1 гр тетраэтилқорғасын болады. Бензиннің  құрамына траэтилқорғасынды антидетонатор ретінде қосады. Тетраэтилқорғасынның жануы кезінде бөлінген қорғасын қосылыстары бүкіл планета атмосферасына таралады. Соңғы 100 жыл ішінде Гренландия мұздықтарында қорғасынның мөлшері 5 есе, ал судағы еріген қосылыстарының мөлшері соңғы 20 жылда мұхитта 10 есеге көбейген. Атмосфераға бөлінетін қорғасыннын 86% автокөліктерден бөлінеді.

Аэропорттарда ұшақтардың қонған және ұшқан кездерінде де ластаушы газдар мейлінше көп бөлінеді. Мысалы, «Боинг» ұшағының ұшуы кезінде бөлінген зиянды заттардың мөлшері бір мезетте оталған 6850 «Фольксваген» автокөлігінен шыққан зиянды заттар мөлшеріне тең.

Алматы қаласында атмосфераны  ластаудың 20% жеке секторлар мен  жылу энергетикалық жүйелердің еншісіне тисе, 80% - автокөліктердің еншісінде. Қоршаған ортаға жанусыз қалған көмірсутектері мен олардың толық жанбауынан шыққан өнімдердің мөлшері бензинмен жүретін автокөліктерде дизельді автокөліктерге қарағанда анағұрлым көп.

Автокөліктердің қоршаған ортаға жағымсыз әсерін төмендету - тұрақты қоғам құрудың маңызды шарты. Сондықтан қазіргі танда жанармайды аз жұмсайтын автокөліктер үлгілері жасалып, бензинді сұйылтылған газға алмастыру, бензиннің орнына мал азықтық (қызылша, жүгері) өсімдік майларын пайдалану қолға алынуда.

Қара металлургия. Шойын  балқыту, оны құрышқа қайта өңдеу  кезінде де атмосфераға лас түтін  көп бөлінеді. 1 тонна шойынды  балқыту кезінде 4,5 кг шаң, 2,7 кг күкіртті газ, 0,5-0,1 кг марганец бөлінеді. Онымен қоса қоршаған ортаға біраз мөлшерде мышьяк, фосфор, сурьма, қорғасын қосылыстары, сынап парлары, шайырлы заттар бөлінеді. Түсті металлургияда атмосфераны шаңмен, газбен ластау көзі болып табылады. Түсті металлургиядан атмосфералық ауаға шаңды заттар, мышьяк, қорғасын және т.б. заттар бөлінеді. Электролиз арқылы алюминий алу кезінде де электролиздік ванналардан көптеген шаңды және газды фтор қосындылары бөлінеді. 1 тонна алюминий алу үшін электролиздердің түрі мен қуатына байланысты 33-47 кг фтор жұмсалып, оның 65% қоршаған ортаға тарайды.

Қазақстан территориясында  түсті металлургия үш аймақта - Орталық, Шығыс және Оңтүстік Қазақстанда  орналасқан. Оңтүстік Қазақстанда кен  орындары Жоңғар Алатауы мен Қаратауда  кездеседі. Түсті металлургияның өнеркәсіп  орындарында Менделеев таблицасындағы элементтерінің 74 түрі өндіріледі. Түсті металдарды өндіру үлкен мөлшердегі энергияны қажет етеді. Сондықтан Мұндай өндіріс орындары электр энергиясының көзіне жақын салынады.