Охорона атмосферного повітря

6

ЗМІСТ

Вступ             

Розділ 1. Поняття, будова та основні характеристики атмосфери             

1.1. Поняття атмосфери             

1.2. Основні характеристики атмосфери             

Розділ 2. Проблеми забруднення атмосфери             

2.1. Забруднення атмосфери             

2.2. Класифікація забруднень атмосфери             

2.3. Екологічний вплив забруднень атмосфери             

2.4. Глобальний вплив забруднень атмосфери             

2.4.2. Парниковий ефект             

2.4.2. Озонова діра в атмосфері             

2.4.3. Кислотні дощі             

Розділ 3. Охорона атмосферного повітря             

3.1. Охорона і раціональне використання атмосфери             

3.2. Методи знешкодження викидів в атмосферу забруднюючих речовин

Висновки             

Література             

Вступ

Актуальність теми дослідження. Ми живемо на дні великого повітряного океану – атмосфери. Повітряне середовище – одна з найважливіших складових частин біосфери – земної оболонки, яка наповнена живими організмами, що населяють Землю. Існування флори та фауни, а також всього живого на Землі у тому числі й людини неможливо без повітряного середовища. Хоча загальна потужність повітряної оболонки досягає лише половини радіусу Землі, за космічними масштабами вона виглядає тонкою плівкою. Загальна вага атмосфери надзвичайно мала – всього 1/1000000 ваги Землі, але захисні функції атмосфери переоцінити важко. Земне життя вразливе до космічних променів та потребує постійного і надійного захисту.

Повітряна оболонка Землі, як і будь-який зовнішній шар, здійснює і захисні функції. Хоча за нашими міркуваннями атмосфера ніяк не вкладається в поняття засобу захисту, саме атмосфера – безвідмовна перешкода для згубного впливу космосу. Атмосфера надійно захищає планету від космічного та ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них – на режими річок, ґрунтово-рослинний шар та процеси грунтоутворення. Пробити атмосферу можуть лише крупні метеорити з початковою вагою в десятки та сотні тонн – явище, як відомо, надзвичайне. Метеорити меншої ваги – явище не рідкісне, проте вони повністю згорають в атмосфері.

Від Сонця на Землю потрапляє енергія, а значить і сама можливість життя. Саме атмосфера "відміряє" життєву дозу сонячної енергії. Якщо б не було атмосфери, вдень Сонце розігрівало б земну поверхню до +100°С, а вночі до ‑100°С охолоджував би її космос. 200-градусний перепад добових температур набагато перевищує можливості виживання більшості, якщо не всіх, форм земного життя.

На зовнішню поверхню атмосфери щосекунди потрапляє потужний потік сонячних та інших космічних випромінювань широкого діапазону хвиль та енергій: γ-випромінювання, жорсткі рентгенівські промені, ультрафіолетові промені, видиме світло, інфрачервоне випромінювання тощо. Якщо б всі вони досягли земної поверхні, то миттєво вбивча їх енергія все живе перетворила б на попіл. Цього не трапляється і на Землі існує життя завдяки атмосфері.

Для нормальної життєдіяльності людини та всього живого на Землі необхідно не тільки присутність повітря, але і його певний склад. Від складу повітря залежить стан організму людини, його здоров'я. Порушення нормального складу повітряного середовища може завдавати негативного впливу не тільки на здоров'я людини, але і на розвиток людського організму, і як наслідок, призвести до генетичних змін в ньому.

Повітряне середовище – необхідна умова існування фауни та флори Землі – визначає процеси геологічного розвитку Землі, кругообіг речовин в природі. Без повітряного середовища на сучасному етапі розвитку людства неможливо здійснення життєво важливих технологічних процесів.

Таким чином, викладене вище зумовлює актуальність дослідження курсової роботи.

Об'єктом дослідження курсової роботи теоретичні засади екології.

Предмет дослідження – екологічні проблеми повітряного середовища та його охорона.

Метою курсової роботи є дослідження екологічних проблем повітряного середовища та його охорони.

Мета роботи зумовлює виконання таких завдань:

–        дослідити поняття, будову та основні характеристики атмосфери;

–        охарактеризувати проблеми забруднення атмосфери;

–        дослідити проблеми охорони атмосферного повітря.

Розділ 1. Поняття, будова та основні характеристики атмосфери

1.1. Поняття атмосфери

Атмосфера є зовнішньою газовою оболонкою Землі, що сягає від її поверхні в космічний простір приблизно на 3000 км. Історія виникнення та розвитку атмосфери досить складна й тривала, вона налічує близько 3 млрд. років. За цей період склад і властивості атмосфери неодноразово змінювалися, але протягом останніх 50 млн. років, як вважають вчені, вони стабілізувалися.

Маса сучасної атмосфери становить приблизно одну мільйонну частину маси Землі". З висотою різко зменшуються щільність і тиск атмосфери, а температура змінюється нерівномірно й складно. Зміна температури в межах атмосфери на різних висотах пояснюється неоднаковим поглинанням сонячної енергії газами. Найінтенсивніше теплові процеси відбуваються у тропосфері, причому атмосфера нагрівається знизу, від поверхні океану та суші .

Слід зазначити, що атмосфера має дуже велике екологічне значення. Вона захищає всі живі організми Землі від згубного впливу космічних випромінювань І ударів метеоритів, регулює сезонні температурні коливання, врівноважує й вирівнює добові. Якби атмосфери не існувало, то коливання добової температури на Землі досягло б ±200 °С. Атмосфера є не лише життєдайним "буфером" між Космосом і поверхнею нашої планети, носієм тепла та вологи, через неї відбуваються також фотосинтез і обмін енергії – головні процеси біосфери. Атмосфера впливає на характер і динаміку всіх екзогенних процесів, що відбуваються в літосфері (фізичне та хімічне звітрювання, діяльність вітру, природних вод, мерзлоти, льодовиків).

Розвиток гідросфери також значною мірою залежав від атмосфери через те, що водний баланс і режим поверхневих і підземних басейнів і акваторій формувалися під впливом режиму опадів і випаровування. Процеси гідросфери і атмосфери тісно пов'язані між собою.

Однією з найголовніших складових атмосфери є водяна пара, яка має велику просторово-часову мінливість і зосереджена переважно в тропосфері.

Важливою змінною складовою атмосфери є також вуглекислий газ, мінливість вмісту якого пов'язана з життєдіяльністю рослин, його розчинністю в морській воді та діяльністю людини промислові й транспортні викиди.

Останнім часом дедалі більшу роль у атмосфері відіграють аерозольні пилуваті частки – продукти людської діяльності, які можна виявити не лише в тропосфері, але й на великих висотах щоправда, в мізерних концентраціях. Фізичні процеси, що відбуваються в тропосфері, дуже впливають на кліматичні умови різних районів Землі.

1.2. Основні характеристики атмосфери

Повітряна оболонка Землі, атмосфера, є однією з найголовніших умов життя. Без їжі людина може жити місяць, без води – тиждень, без повітря не може прожити й двох хвилин. Маса атмосфери колосальна – 5,15·1015 т. Проте атмосферне повітря можна вважати невичерпним природним ресурсом лише умовно, адже людині для життя потрібне повітря певної якості. А під впливом антропогенного фактора його хімічний склад і фізичні властивості дедалі погіршуються, на Землі вже практично не залишилося таких ділянок, де повітря зберігало б свою первісну чистоту та якість.

Атмосфера, яка є нині на Землі, не завжди мала такий склад. Первісна атмосфера Землі, як свідчать геологічні відомості, кардинально відрізнялася від теперішньої. Вона була схожа на атмосфери деяких інших планет Сонячної системи, наприклад Венери, й складалася майже повністю з вуглекислого газу з домішками метану, аміаку тощо. Нинішня киснево-азотна атмосфера Землі є продуктом біосфери. Життя, що існує на нашій планеті, за мільйони років переробило первісну атмосферу.

Сучасна атмосфера складається з таких основних компонентів, %: азот (78,084), кисень (20,946), аргон (0,934) вуглекислий газ (0,027), малі домішки – водень, неон, гелій, метан, криптон тощо (в сумі близько 0,009). Крім того, в атмосфері є пари води, вміст яких коливається від 0,2 (в полярних широтах) до 3 % (поблизу екватора), а також аерозолі, тобто завислі в повітрі надзвичайно дрібні тверді й рідкі частки різних речовин, вміст яких сильно змінюється.

Атмосфера Землі складається з таких шарів (знизу вгору): тропосфера (до висоти 18 км), стратосфера (до 50), мезосфера (до 80), термосфера (1 000), екзосфера (1 900), геокорона (20 000 км). Останній шар атмосфери, геокорона, поступово переходить у міжпланетний вакуум. Основна маса повітря (90 %) зосереджена в нижньому шарі, тропосфері. Надзвичайно велике значення для біосфери має ще озоносфера – шар атмосфери (стратосфери), збагачений озоном. Озоновий шар міститься на висотах 20-50 км і є щитом, що захищає все живе на Землі від згубної дії жорстокого ультрафіолетового випромінювання Сонця [1, 162].

Основні складові частини атмосфери – азот, кисень і вуглекислий газ – відіграють дуже важливу роль в біосфері. За мільйони років існування біосфери склалися певні кругообіги цих газів. Так, цикл кругообігу азоту становить кілька тисяч років, а вуглекислого газу-всього чотири роки. За ці відрізки часу згадані гази зазнають перетворень, надходячи в тканини рослин і тварин, до складу різних мінералів, щоб потім знову повернутися в атмосферу.

Азот-основна складова частина атмосфери, його маса становить 3,7 · 1015 т. Азот є обов'язковим компонентом білків, де його міститься 15-19 %. Проте основна маса атмосферного азоту знаходиться в малоактивній молекулярній формі. Деякі організми, щоправда, навчилися зв'язувати в хімічні сполуки й малоактивний азот. Це азотфіксуючі бактерії, що живуть у особливих бульбочках на коренях бобових рослин. У основному ж рослини споживають сполуки азоту, переважно нітрати й сполуки амонію. Вони утворюються з окисів азоту, що виникають у атмосфері за рахунок грозових розрядів і дії ультрафіолетового випромінювання Сонця. Деяка кількість сполук азоту надходить у атмосферу також у складі вулканічних газів. Антропогенна діяльність призводить до значних змін у балансі сполук азоту. Велика кількість окисів азоту викидається в атмосферу внаслідок роботи автомобільних і авіаційних двигунів, електро­зварювання тощо. Дуже багато цих сполук утворювалося під час ядерних вибухів у атмосфері. Окиси азоту дуже шкідливі, їх наявність у вихлопних газах зумовлює утворення фотохімічного смогу в містах, кислотні дощі, руйнування захисного озонового шару атмосфери тощо.

Кисень – активний окислювач, що бере участь у хімічних реакціях у біосфері, гідросфері та літосфері. Його маса в атмосфері становить 1,5 · 1015 т. Основне джерело кисню, яким ми дихаємо й яким, сподіваємося, дихатимуть наші нащадки, це фотосинтез зелених рослин. У клітинах рослин, де є активна сполука – хлорофіл, за допомогою сонячної енергії з води й вуглекислого газу виробляється органічна речовина, а побічним продуктом цієї реакції є вільний кисень, що виділяється в атмосферу. Підраховано, що близько 80 % усього кисню в атмосферу постачав морський фітопланктон – мікроскопічні водорості, що живуть у верхніх шарах океану, 20 % кисню виробляє наземна рослинність, переважно тропічні ліси.

Людина дуже необдумано поводиться з цим неоціненним багатством природи, яким є кисень. Лише один сучасний пасажирський реактивний літак протягом восьми годин польоту з Європи в Америку поглинає від 50 до 75 т кисню, викидаючи в атмосферу десятки тонн вуглекислого газу й різних шкідливих сполук. А все людство щорічно витрачає таку кількість кисню, якої вистачило б на дихання 50 млрд. людей! Вже сьогодні промисловість США, ФРН, Японії споживає кисню набагато більше, ніж його є на їх власних територіях, тобто живуть за рахунок інших країн. Якщо до середини XIX ст. вміст кисню в атмосфері залишався постійним, бо його утворення дорівнювало витратам, то нині така рівновага порушена за рахунок його зростаючого поглинання антропогенним фактором. Людство створило величезну кількість споживачів кисню й жодного його виробника. Дедалі частіше вчені замислюються: чи достатні резерви кисню в природі, чи надовго їх вистачить? На спалювання палива щорічно витрачається 23 % кисню, що надходить у атмосферу за рахунок фотосинтезу. Якщо додати, що діяльність людини призводить до зникнення лісів, пригнічення активності морського фітопланктону, можна зробити невтішний висновок щодо майбутнього стану кисневого балансу в атмосфері. Вчені твердять, що за рахунок діяльності людини загальна кількість кисню в атмосфері щорічно зменшується на 10 млрд. т.

Вуглекислий газ – активна складова атмосфери, яка є обов'язковим компонентом фотосинтезу рослин. Цей газ утворюється під час спалювання органічних речовин, гниття, виділяється з вулканічними газами. Діяльність людини (знищення лісів, розорювання цілинних земель, урбанізація, а головне, спалювання мінерального палива й забруднення океанів) призводить до збільшення кількості CO2 в атмосфері. За останні 120 років вміст цього газу в повітрі збільшився на 17 % (у середньому на 0,14 % за рік). За останнє десятиріччя не зростання вже становило 0,36 % за рік. Щоправда, більша частина CO2, а саме 70 %, поглинається океанами й біосферою і лише 30 % залишається в атмосфері. Деякі вчені, наприклад М. Будико, прогнозують подвоєння вмісту вуглекислого газу в атмосфері до середини XXI ст., що викличе значне (приблизно на 2,5 %) підвищення середньорічної температури за рахунок парникового ефекту.

Аерозолі, що містяться в атмосфері, можна поділити на чотири групи: сульфатні вулканічного й промислового походження; морські (частки морських солей); мінеральні (пил із земної поверхні); вуглеводневі (переважно сажа) промислового походження. Частки аерозолів поглинають і розсіюють тепло, що призводить до нагрівання шарів атмосфери, збагачених аерозолями, і зменшення надходження тепла до земної поверхні. В цілому запилення атмосфери зумовлює зниження температури земної поверхні. В тропосфері аерозольні частки утримуються протягом днів і тижнів, а в стратосфері, куди вони потрапляють з висхідними течіями повітря, – роками. Так, радіоактивний пил після випробувань водневих бомб у атмосфері випадав в Антарктиді лише на другий рік після вибухів.