Главная | Основы безопасности жизнедеятельности | Материалы к урокам | Материалы к урокам ОБЖ для 5 класса | План проведения занятий на учебный год | Загрязнение воздуха
Жизнь людей, животных и растений на суше развивается на дне охватывающего нашу планету воздушного океана, который называют атмосферой. Изменения в атмосфере влияют на настроение, здоровье, образ жизни людей, почти на все виды их хозяйственной деятельности, а иногда и на ход исторических событий. Без пищи человек может прожить месяц, без воды — неделю, без воздуха — не более 5 минут. За сутки человек использует для дыхания около 10 м3 воздуха.
В настоящее время воздух на 3/4 состоит из азота, пятую его часть составляет кислород, а остальное — углекислый и другие газы. Кроме того, атмосферный воздух содержит выбросы различных промышленных предприятий и транспорта. Очень много в воздухе пыли, копоти, сажи. В крупных городах, где много промышленных предприятий, в воздухе бывает повышенное содержание так называемых тяжёлых металлов — свинца, ртути, кадмия.
Ежегодно в результате сжигания топлива в атмосферу Земли поступает более 20 млрд т углекислого газа и 150 млн т сернистого газа. Во влажном воздухе сернистый газ образует сернистую кислоту, выпадающую на землю в виде кислотных дождей, которые губят растительность и разрушают постройки.
Чтобы жизнь в больших городах не грозила человеку потерей здоровья, необходимо бороться с загрязнением воздуха. Для этого нужно вывести загрязняющие воздух промышленные предприятия за пределы города, использовать для передвижения по городу транспорт на электрической тяге (трамвай, троллейбус), озеленить улицы. Учёные доказали, что деревья и кустарники задерживают большую часть пыли.
Хотите дышать чистым воздухом? Запомните некоторые правила:
• лучше всего проветривать помещение по утрам, когда большая часть пыли осела, или после дождя; • по возможности чаще проводить в доме влажную уборку; • занимаясь по утрам бегом, желательно делать это как можно ближе к лесным массивам: воздух вдоль дорог насыщен вредными веществами и при глубоком дыхании оказывает особенно вредное воздействие; • не ломать деревья и кустарники, не рвать цветы и не ходить по газонам; • стараться поменьше находиться рядом с работающими автомобилями, особенно в гаражах, тоннелях; • не заходить без необходимости на территорию промышленных предприятий и производств; • для очистки воздуха в квартире от бытового загрязнения рекомендуется установить на кухне воздухоочиститель, особенно если плита — газовая; • если неподалёку произошёл выброс в атмосферу вредных веществ, нужно провести герметизацию окон и балконных дверей, чтобы как можно меньше вредных веществ попало в квартиру с наружным воздухом. Обычно такую операцию проводят хозяйки, заклеивая окна на зиму, чтобы не терять тепло. Только в нашем случае нужно особенно тщательно заклеить все стыки и форточки и сделать это как можно быстрее.
ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ
1. Какие вредные воздействия оказывают промышленные предприятия на атмосферный воздух? 2. Какими тяжёлыми металлами насыщен воздух крупных промышленных городов? 3. Что такое кислотные дожди? Чем они опасны? 4. Как бороться с загрязнением воздуха? 5. Почему не рекомендуется находиться рядом с работающими автомобилями и заходить на территорию промышленных предприятий? 6. Что нужно делать в доме (квартире), чтобы дышать чистым воздухом? 7. Закройте форточку в своей квартире марлей и оставьте на целый день. Расскажите о том, как изменился цвет и запах марли. 8. Узнайте у родителей, какие промышленные предприятия находятся неподалёку от вашего дома. Выбрасывают ли они в воздух отходы производства, загрязняющие атмосферу? Как с этим борются местные жители, районные и городские власти? 9. При утеплении квартиры на зиму помогите родителям тщательно заклеить все стыки окон и балконных дверей.
xn----7sbbfb7a7aej.xn--p1ai
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 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 воздуха. И эти газы в буквальном смысле отравляют нашу жизнь.
Если люди хотят сохранить свое здоровье, жизненно важна охрана воздуха от загрязнения.
Загрязнение воздуха опасно еще и тем, что у людей появляются разнообразные аллергические реакции. По мнению медиков, аллергия чаще всего вызвана тем, что иммунная система человека не может распознать синтетические химические вещества, созданные не природой, а человеком. Поэтому охрана чистоты воздуха играет немаловажную роль в предупреждении аллергических заболеваний человека.
Каждый год появляется огромное количество новых химических веществ. Они меняют состав атмосферы в больших городах, где в результате растет число людей, страдающих от болезней органов дыхания. Никого не удивляет, что над промышленными центрами почти постоянно висит ядовитое облако смога.
Но даже покрытая льдами и абсолютно не заселенная Антарктида не осталась в стороне от процесса загрязнения. И не удивительно, ведь атмосфера - самая подвижная из всех оболочек Земли. А движение воздуха не могут остановить ни границы между государствами, ни горные системы, ни океаны.
Теплоэлектростанции, металлургические и химические заводы являются главными загрязнителями воздуха. Дым из труб таких предприятий разносится ветром на огромные расстояния, приводя к распространению вредных веществ на десятки километров от источника.
Для крупных городов характерны автомобильные пробки, в которых простаивают тысячи машин с работающими двигателями. Выхлопные газы содержат угарный газ, окиси азота, продукты неполного сгорания топлива и взвешенные частицы. Каждое из них по-своему опасно для здоровья.
Угарный газ мешает снабжению организма кислородом, вызывает обострение заболеваний сердца и сосудов. Твердые частицы проникают в легкие и оседают в них, становясь причиной астмы, аллергических заболеваний. Углеводороды и окись азота являются источником разрушения озонового слоя и вызывают фотохимический смог в городах.
Первым серьезным сигналом о том, что необходима охрана воздуха от загрязнения, стал "великий смог" 1952 года в Лондоне. В результате застаивания над городом тумана и сернистого газа, образующегося при сгорании каменного угля в каминах, теплоэлектростанциях и котельных, столица Великобритании в течение трех суток задыхалась от нехватки кислорода.
Жертвами смога стали около 4 тысяч человек, а еще 100 тысяч получили обострения болезней дыхательной и сердечнососудистой систем. И впервые массово заговорили о том, что требуется охрана воздуха в городе.
Результатом стало принятие в 1956 году закона "О чистом воздухе", запретившего топку углем. С тех пор в большинстве стран охрана воздуха от загрязнения закреплена в законодательном порядке.
В России основным нормативно-правовым актом в этой области является Федеральный закон "Об охране атмосферного воздуха".
Им установлены нормативы качества воздуха (гигиенические и санитарные) и нормативы вредных выбросов. Законом требуется государственная регистрация загрязняющих и опасных веществ и необходимость специального разрешения на их выброс. Производство и использование топлива возможно лишь при сертификации топлива на атмосферную безопасность.
Если же степень опасности для человека и природы не установлена, выброс таких веществ в атмосферу запрещен. Запрещается деятельность хозяйственных объектов, не имеющих установки для очистки выбрасываемых газов и систем контроля. Транспортные средства с превышением концентрации опасных веществ в выбросах запрещено использовать.
Закон об охране атмосферного воздуха также устанавливает обязанности граждан и предприятий. За выброс вредных веществ в атмосферу в объемах, превышающих существующие нормативы, они несут юридическую и материальную ответственность. При этом выплата наложенных штрафов не освобождает от обязанности установить системы очистки газообразных отходов.
Мероприятия по охране воздуха особенно важны для тех населенных пунктов, которые возглавляют список городов России с наиболее острой экологической обстановкой, в том числе и по загрязнению атмосферы. Это Азов, Ачинск, Барнаул, Белоярский, Благовещенск, Братск, Волгоград, Волжский, Дзержинск, Екатеринбург, Зима, Иркутск, Красноярск, Курган, Кызыл, Лесосибирск, Магнитогорск, Минусинск, Москва, Набережные Челны, Нерюнгри, Нижнекамск, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новочеркасск, Норильск, Ростов-на-Дону, Селенгинск, Соликамск, Ставрополь, Стерлитамак, Тверь, Уссурийск, Черногорск, Чита, Южно-Сахалинск.
Охрана воздуха в городе должна начинаться с ликвидации пробок, особенно в часы пик. Поэтому строятся транспортные развязки, позволяющие избежать стояния на светофорах, вводится одностороннее движение на параллельных улицах и др. Для ограничения количества транспортных средств строятся объездные трассы мимо городов. Во многих крупных городах мира существуют дни, когда в центральных районах разрешается ездить только на общественном транспорте, а личный автомобиль лучше оставить в гараже.
В европейских странах, таких как Голландия, Дания, Литва, самым лучшим видом городского транспорта местные жители считают велосипед. Он экономичен, не требует топлива, не загрязняет воздух. Да и пробки ему не страшны. А польза от занятий велосипедным спортом дает дополнительный плюс.
Но качество воздуха в городах зависит не только от транспорта. Промышленные предприятия оснащаются системами очистки воздуха, постоянно проводится мониторинг уровня загрязнения. Заводские трубы стараются сделать повыше, чтобы дым рассеивался не в самом городе, а уносился за его пределы. Это не решает в целом проблему, но позволяет снизить концентрацию опасных веществ в атмосфере. С той же целью запрещается строительство новых "грязных" предприятий в крупных городах.
Это можно считать полумерами. А настоящая мера - это внедрение безотходных технологий, в которых просто нет места для возникновения отходов.
Многие помнят лето 2010 года, когда многие города Центральной России оказались в плену смога от горящих торфяников. Жителей некоторых населенных пунктов пришлось эвакуировать не только в связи с опасностью пожаров, но и из-за сильного задымления территории. Поэтому мероприятия по охране воздуха должны включать профилактику и борьбу с лесными и торфяными пожарами, как естественными загрязнителями атмосферы.
Охрана воздуха от загрязнения - дело не только России или другой отдельной страны. Ведь как уже говорилось, движение воздуха не признает государственных границ. Поэтому просто жизненно необходимо международное сотрудничество.
Главным координатором действий различных стран по природоохранной политике является Организация Объединенных Наций. Генеральная Ассамблея ООН определяет главные направления экологической политики, принципы отношений между странами по охране природы. Она проводит международные конференции по острейшим проблемам окружающей среды, разрабатывает рекомендации по защите природы, в том числе и мероприятия по охране воздуха. Это помогает развитию сотрудничества многих государств мира для защиты окружающей среды.
Именно ООН стала инициатором подписанных многосторонних договоров об охране атмосферного воздуха, защите озонового слоя и многих других документов по экологическому благосостоянию стран мира. Ведь сейчас все понимают - Земля у нас одна на всех, и атмосфера тоже одна.
fb.ru
Загрязнение атмосферы
(доклад по основам безопасности жизнедеятельности)
Санкт-Петербург
2006г.Содержание
1. ВСТУПЛЕНИЕ3
2. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ3
2.1. Основные загрязняющие вещества3
2.2. Аэрозольное загрязнение4
2.3. Фотохимический туман (смог)6
3. ЗАГРЯЗНЕИЕ АТМОСФЕРЫ ОТ ПОДВИЖНЫХ ИСТОЧНИКОВ6
3.1. Автотранспорт6
3.2. Самолеты7
3.3. Шумы7
4. ВЛИЯНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ НА ЧЕЛОВЕКА,
РАСТИТЕЛЬНЫЙ И ЖИВОТНЫЙ МИР8
4.1. Оксид углерода9
4.2. Диоксид серы и серный ангидрид9
4.3. Оксиды азота и некоторые другие вещества9
4.4. Влияние радиоактивных веществ на растительный и животный мир10
1. ВСТУПЛЕНИЕ.
На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало многообразнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.
Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 11/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.
2. ХИМИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ.
2.1. Основные загрязняющие вещества.
Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и незакопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизменно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями. Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.
В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения первичных. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие - вторичные. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными примесями пирогенного происхождения явля?/p>
geum.ru
Загрязнение воздуха
Любое нежелательное изменение состава земной атмосферы в результате поступления в нее различных газов, водяного пара и твердых частиц (под воздействием природных процессов или в результате деятельности человека).
Примерно 10% загрязнителей попадают в атмосферу вследствие таких природных процессов, как, например, вулканические извержения, которые сопровождаются выбросами в атмосферу пепла, распыленных кислот, в том числе серной, и множества ядовитых газов. Кроме того, основными источниками серы в атмосфере служат брызги морской воды и разлагающиеся растительные остатки. Также следует отметить лесные пожары, в результате которых образуются плотные клубы дыма, обволакивающие значительные площади, и пыльные бури. Деревья и кустарники выделяют много летучих органических соединений (ЛОС), образующих голубую дымку, которая закрывает б
льшую часть гор Блу-Ридж в США (в переводе «голубой хребет»). Присутствующие в воздухе микроорганизмы (пыльца, плесневые грибы, бактерии, вирусы) вызывают у многих людей приступы аллергии и инфекционные заболевания.
Остальные 90% загрязнителей имеют антропогенное происхождение. Основными их источниками являются: сжигание ископаемого топлива на электростанциях (выбросы дыма) и в двигателях автомобилей; производственные процессы, не связанные с сжиганием топлива, но приводящие к запылению атмосферы, например вследствие эрозии почв, добычи угля открытым способом, взрывных работ и утечки ЛОС через клапаны, стыки труб на нефтеперегонных и химических заводах и из реакторов; хранение твердых отходов; а также разнообразные смешанные источники.
Загрязняющие вещества, попадая в атмосферу, переносятся на большие расстояния от источника, а затем возвращаются на земную поверхность в виде твердых частиц, капель или химических соединений, растворенных в атмосферных осадках.
Химические соединения, источник которых находится на уровне земли, быстро смешиваются с воздухом нижних слоев атмосферы (тропосферы). Они называются первичными загрязняющими веществами. Некоторые из них вступают в химические реакции с другими загрязнителями или с основными компонентами воздуха (кислородом, азотом и водяным паром), образуя вторичные загрязняющие вещества. В результате наблюдаются такие явления, как фотохимический смог, кислотные дожди и образование озона в приземном слое атмосферы. Источником энергии для этих реакций служит солнечная радиация. Вторичные загрязнители – содержащиеся в атмосфере фотохимические окислители и кислоты – представляют главную опасность для здоровья человека и глобальных изменений окружающей среды.
Опасное воздействие
Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на живые организмы несколькими путями: 1) доставляя аэрозольные частицы и ядовитые газы в дыхательную систему человека и животных и в листья растений; 2) повышая кислотность атмосферных осадков, которая, в свою очередь, влияет на изменение химического состава почв и воды; 3) стимулируя такие химические реакции в атмосфере, которые приводят к увеличению продолжительности облучения живых организмов вредоносными солнечными лучами; 4) изменяя в глобальном масштабе состав и температуру атмосферы и создавая таким образом условия, неблагоприятные для выживания организмов.
Дыхательная система человека. Через дыхательную систему в организм человека поступает кислород, который разносится гемоглобином (красными пигментами эритроцитов) к жизненно важным органам, и выводятся продукты жизнедеятельности, в частности углекислый газ. Дыхательная система состоит из носовой полости, гортани, трахеи, бронхов и легких. В каждом здоровом легком насчитывается примерно 5 млн. альвеол (воздушных мешочков), в которых и происходит газовый обмен. Из альвеол кислород поступает в кровь, а углекислота через них удаляется из крови и выбрасывается в воздух.
Дыхательная система имеет ряд защитных механизмов, предохраняющих от воздействия загрязняющих веществ, содержащихся в воздухе. Волоски в носу отфильтровывают крупные частицы. Слизистая оболочка носовой полости, гортани и трахеи задерживает и растворяет мелкие частицы и некоторые вредные газы. Если в дыхательную систему попадают загрязняющие вещества, человек чихает и кашляет. Таким образом эвакуируются загрязненный воздух и слизь. К тому же верхние дыхательные пути выстланы сотнями тонких ресничек мерцательного эпителия, находящихся в постоянном движении и перемещающих вверх по гортани слизь вместе с попавшей в дыхательную систему грязью, которые либо проглатываются, либо удаляются наружу.
Постоянное длительное воздействие побочных продуктов табачного дыма и загрязненного воздуха приводит к перегрузке и переполнению защитных систем человека, в результате развиваются болезни дыхательной системы: аллергическая астма, рак и эмфизема легких, хронические бронхиты.
Кислотные осадки. Попадание в почву или в водоемы разных кислот, например серной (h3SO4) или азотной (HNO3), в результате выпадения кислотных осадков (аномально кислых дождей и снега) причиняет вред живым организмам и способствует разрушению различных конструкций. Подобные явления довольно часто наблюдаются в районах значительной концентрации промышленных предприятий, использующих ископаемое топливо.
Ущерб, причиняемый биоте при выпадении кислотных осадков, наиболее заметно выражен в лесах и на озерах. Определенные виды деревьев, в частности сосны, особенно чувствительны к изменению кислотности почвы. От кислотных дождей сильно пострадали большие площади лесов в Новой Англии, Канаде и скандинавских странах. В некоторых случаях растения служат индикаторами подобных воздействий: листья покрываются пятнами или обесцвечиваются. Перенасыщение кислотами, связанное с весенним стоком в озера и реки талых вод, может оказать пагубное воздействие на рыб и другие водные организмы.
Состав и строение атмосферы
Атмосфера, или «воздушный океан», состоит из газов, необходимых для поддержания жизни на Земле. По высоте ее можно разделить на пять слоев, или оболочек, окружающих земной шар: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Их границы определяются по резким изменениям температуры, обусловленным различиями в поглощении солнечной радиации. С высотой также меняется плотность воздуха. В верхних слоях атмосферы воздух холодный и разреженный, а у поверхности Земли благодаря силе тяжести – более плотный. Загрязнены главным образом два нижних слоя атмосферы.
Тропосфера. Состав и строение нижнего слоя – тропосферы – определяется поступлением газов из земной коры и присутствием жизни на земной поверхности. Верхняя граница тропосферы располагается на высотах примерно 17 км над уровнем моря на экваторе и ок. 8 км на полюсах. Этот тонкий слой содержит два важных газообразных компонента: азот (N2) и кислород (О2), которые составляют соответственно 78 и 21% объема атмосферы.
Круговорот азота в природе (азотный цикл) играет очень важную роль в питании растений. Атмосферный азот связывается клубеньковыми бактериями, содержащимися в корневых утолщениях бобовых растений, с образованием многочисленных органических соединений, особенно белков. После этого другие специализированные бактерии в процессе минерализации разлагают и перерабатывают богатые азотом органические остатки в более простые неорганические вещества, например в аммиак (Nh5). Наконец, нитрифицирующие бактерии снова превращают их в оксид (NO) и диоксид (NО2) азота, которые возвращаются в атмосферу. Затем цикл возобновляется.
Кислород образуется в процессе фотосинтеза растений и, в свою очередь, используется микро- и макроорганизмами при дыхании, побочным продуктом которого является углекислый газ.
Помимо азота и кислорода в состав атмосферы входят аргон (Ar – 0,93%) и углекислый газ (СО2 – 0,036%), а также в незначительных количествах неон (Ne), гелий (Не), метан (СН4), криптон (Kr), водород (Н2), ксенон (Хе) и хлорфторуглеводороды (ХФУ) антропогенного происхождения.
Источником и необходимым компонентом жизни на Земле, способствующим, в частности, поддержанию температуры ее поверхности, является водяной пар (Н2О), который поступает в тропосферу главным образом в результате испарения воды с поверхности океана. Его содержание в атмосфере значительно меняется в зависимости от времени года и географического положения. Для живых организмов, состоящих в основном из органических соединений углерода с водородом и кислородом, первостепенную роль играют кислород, вода и углекислый газ. Вода и углекислый газ имеют определяющее значение для нагрева земной поверхности благодаря их способности поглощать солнечную радиацию.
Стратосфера. Непосредственно над тропосферой на высотах от 18 до 48 км над земной поверхностью находится стратосфера. Хотя по составу эти оболочки очень сходны, в стратосфере содержание водяного пара приблизительно в 1000 раз меньше, а содержание озона – примерно в 1000 раз больше, чем в тропосфере. Озон образуется в стратосфере при взаимодействии молекул кислорода при разрядах молнии и ультрафиолетовом облучении Солнцем.
Состав веществ, загрязняющих атмосферу, значительно изменился после Второй мировой войны. В 1950-х годах на смену углю пришло дизельное топливо, а вскоре и природный газ. К 2000 большая часть домов обогревалась природным газом, самым чистым из всех видов ископаемого топлива. С другой стороны атмосферу все больше начали загрязнять выхлопные газы, образующиеся при работе двигателей внутреннего сгорания.
Основные загрязняющие вещества
Диоксид серы, или сернистый ангидрид (сернистый газ). Сера попадает в атмосферу в результате многих природных процессов, в том числе испарения брызг морской воды, развевания серосодержащих почв в аридных районах, эмиссии газов при извержениях вулканов и выделения биогенного сероводорода (Н2S).
Наиболее широко распространенное соединение серы – сернистый ангидрид (SO2) – бесцветный газ, образующийся при сгорании серосодержащих видов топлива (в первую очередь угля и тяжелых фракций нефти), а также при разных производственных процессах, например плавке сульфидных руд.
Сернистый газ особенно вреден для деревьев, он приводит к хлорозу (пожелтению или обесцвечиванию листьев) и карликовости. У человека этот газ раздражает верхние дыхательные пути, так как легко растворяется в слизи гортани и трахеи. Постоянное воздействие сернистого газа может вызвать заболевание дыхательной системы, напоминающее бронхит. Сам по себе этот газ не наносит существенного ущерба здоровью населения, но в атмосфере реагирует с водяным паром с образованием вторичного загрязнителя – серной кислоты (Н2SО4). Капли кислоты переносятся на значительные расстояния и, попадая в легкие, сильно их разрушают. Наиболее опасная форма загрязнения воздуха наблюдается при реакции сернистого ангидрида с взвешенными частицами, сопровождающейся образованием солей серной кислоты, которые при дыхании проникают в легкие и там оседают.
Оксид углерода, или угарный газ, – очень ядовитый газ без цвета, запаха и вкуса. Он образуется при неполном сгорании древесины, ископаемого топлива и табака, при сжигании твердых отходов и частичном анаэробном разложении органики. Примерно 50% угарного газа образуется в связи с деятельностью человека, в основном в результате работы двигателей внутреннего сгорания автомобилей.
В закрытом помещении (например, в гараже), наполненном угарным газом, снижается способность гемоглобина эритроцитов переносить кислород, из-за чего у человека замедляются реакции, ослабляется восприятие, появляются головная боль, сонливость, тошнота. Под воздействием большого количества угарного газа может произойти обморок, случиться кома и даже наступить смерть.
Взвешенные частицы, включающие пыль, сажу, пыльцу и споры растений и пр., сильно различаются по размерам и составу. Они могут либо непосредственно содержаться в воздушной среде, либо быть заключены в капельках, взвешенных в воздухе (т.н. аэрозоли). В целом за год в атмосферу Земли поступает ок. 100 млн. т аэрозолей антропогенного происхождения. Это примерно в 100 раз меньше, чем количество аэрозолей естественного происхождения – вулканических пеплов, развеваемой ветром пыли и брызг морской воды. Примерно 50% частиц антропогенного происхождения выбрасывается в воздух из-за неполного сгорания топлива на транспорте, заводах, фабриках и тепловых электростанциях. По данным Всемирной организации здравоохранения, 70% населения, живущего в городах развивающихся стран, дышит сильно загрязненным воздухом, содержащим множество аэрозолей.
Нередко аэрозоли бывают самой явной формой загрязнения воздуха, так как они сокращают дальность видимости и оставляют грязные следы на окрашенных поверхностях, тканях, растительности и прочих предметах. Более крупные частицы в основном улавливаются волосками и слизистой оболочкой носа и гортани, а затем выводятся наружу. Предполагается, что частицы размером менее 10 мкм наиболее опасны для здоровья человека; они настолько малы, что проникают через защитные барьеры организма в легкие, повреждая ткани дыхательных органов и способствуя развитию хронических заболеваний дыхательной системы и рака. Наиболее канцерогенными и поэтому очень опасными для здоровья считаются также табачный дым и асбестовые волокна, содержащиеся в городском воздухе и внутри помещений. Другие типы аэрозольного загрязнения осложняют протекание бронхитов и астмы и вызывают аллергические реакции. Накопление определенного количества мелких частиц в организме затрудняет дыхание из-за закупорки капилляров и постоянного раздражения органов дыхания.
Летучие органические соединения (ЛОС) – это ядовитые пары в атмосфере. Они являются источником множества проблем, в том числе мутаций, нарушений дыхания и раковых заболеваний, и, кроме того, играют главную роль при образовании фотохимических окислителей.
Наиболее крупным природным источником ЛОС являются растения, ежегодно выделяющие примерно 350 млн. т изопрена (С5Н8) и 450 млн. т терпенов (С10Н16). Другое ЛОС – газ метан (СН4), образующийся в сильно увлажненных местностях (например, на болотах или рисовых плантациях), а также продуцируемый бактериями в желудках термитов и жвачных животных. В атмосфере ЛОС обычно окисляются до оксидов углерода – угарного (СО) и углекислого (СО2) газа.
Кроме того, антропогенные источники выбрасывают в атмосферу множество ядовитых синтетических органических веществ, например бензол, хлороформ, формальдегид, фенолы, толуол, трихлорэтан и винилхлорид. Основная часть этих соединений поступает в воздух при неполном сгорании углеводородов автомобильного топлива, на теплоэлектростанциях, химических и нефтеперегонных заводах.
Диоксид азота. Оксид (NO) и диоксид (NO2) азота образуются при сгорании топлива при очень высоких температурах (выше 650о С) и избытке кислорода. Кроме того, эти вещества выделяются при окислении бактериями азотсодержащих соединений в воде или почве. В дальнейшем в атмосфере оксид азота окисляется до газообразного диоксида красно-бурого цвета, который хорошо заметен в атмосфере большинства крупных городов. Основными источниками диоксида азота в городах являются выхлопные газы автомобилей и выбросы теплоэлектростанций (причем использующих не только ископаемые виды топлива). Кроме того, диоксид азота образуется при сжигании твердых отходов, так как этот процесс происходит при высоких температурах горения. Также NO2 играет не последнюю роль при образовании фотохимического смога в приземном слое атмосферы.
В значительных концентрациях диоксид азота имеет резкий сладковатый запах. В отличие от сернистого ангидрида, он раздражает нижний отдел дыхательной системы, особенно легочную ткань, ухудшая тем самым состояние людей, страдающих астмой, хроническими бронхитами и эмфиземой легких. Диоксид азота повышает предрасположенность к острым респираторным заболеваниям, например пневмонии.
Фотохимические окислители озон (О3), пероксоацетилнитрат (ПАН) и формальдегид являются продуктами вторичного загрязнения атмосферы в результате химических реакций под воздействием солнечной радиации. Озон образуется при расщеплении либо молекулы кислорода (О2) либо диоксида азота (NО2) с образованием атомарного кислорода (О), который затем присоединяется к другой молекуле кислорода. В этом процессе участвуют углеводороды, связывающие молекулу оксида азота с другими веществами. Таким образом, например, образуется ПАН.
Хотя в стратосфере озон играет важную роль как защитный экран, поглощающий коротковолновую ультрафиолетовую радиацию (см. ниже), в тропосфере он как сильный окислитель разрушает растения, строительные материалы, резину и пластмассу. Озон имеет характерный запах, служащий признаком фотохимического смога. Вдыхание его человеком вызывает кашель, боль в груди, учащенное дыхание и раздражение глаз, носовой полости и гортани. Воздействие озона приводит также к ухудшению состояния больных хроническими астмой, бронхитами, эмфиземой легких и страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Глобальные проблемы загрязнения воздуха
Серьезную угрозу здоровью и процветанию человечества и других форм жизни представляют две глобальные проблемы окружающей среды, связанные с загрязнением воздуха: аномально высокие значения приходящей к земной поверхности ультрафиолетовой радиации Солнца, обусловленные снижением содержания озона в стратосфере, и изменения климата (глобальное потепление), вызванные поступлением в атмосферу большого количества т.н. парниковых газов.
Обе проблемы тесно взаимосвязаны, так как зависят от поступления в атмосферу практически одних и тех же газов антропогенного происхождения. Например, фторхлорсодержащие хладоны (хлорфторуглеводороды), способствуют разрушению озонового слоя и играют не последнюю роль в возникновении парникового эффекта.
Истощение озонового слоя. Стратосферный озон сконцентрирован в основном на высотах от 20 до 25 км. Поглощая 99% коротковолнового излучения Солнца, опасного для всего живого, озон предохраняет от него земную поверхность и тропосферу, защищая людей от солнечных ожогов, рака кожи и глаз, катаракты и проч. Кроме того, он не позволяет большей части тропосферного кислорода превратиться в озон.
Наряду с процессом образования озона в атмосфере происходит обратный процесс его распада, также протекающий при поглощении солнечного ультрафиолетового излучения. Находящиеся в атмосфере оксиды водорода (НОх), метан (СН4), газообразный водород (Н2) и оксиды азота (NОх) тоже могут разрушать стратосферный озон. Если антропогенное воздействие отсутствует, между образованием и распадом молекул озона существует определенное равновесие.
Глобальной химической бомбой замедленного действия являются искусственные хлорфторуглеводороды, которые способствуют снижению средней концентрации озона в тропосфере. Хлорфторуглеводороды, впервые синтезированные в 1928 и известные как фреоны, или хладоны, в 1940-х годах стали чудом химии. Химически инертные, нетоксичные, без запаха, невоспламеняющиеся, не разрушающие металлы и сплавы и недорогие в производстве, они очень быстро завоевали популярность и широко использовались в качестве хладагентов. Источниками хлорфторуглеводородов в атмосфере являются аэрозольные баллончики, испорченные холодильники, а также кондиционеры. Очевидно, что молекулы фреонов слишком инертны и не распадаются в тропосфере, а медленно поднимаются вверх и спустя 10–20 лет попадают в стратосферу. Там ультрафиолетовая радиация Солнца разрушает молекулы этих веществ (т.н. процесс фотолитического разложения), в результате чего освобождается атом хлора. Он вступает в реакцию с озоном с образованием атомарного кислорода (О) и молекулы кислорода (О2). Оксид хлора (Cl2O) нестабилен, вступает в реакцию со свободным атомом кислорода, в результате которой образуется молекула кислорода и свободный атом хлора. Поэтому единственный атом хлора, однажды образовавшийся при распаде хлорфторуглеводорода, может разрушить тысячи молекул озона.
Опасная для живой клетки коротковолновая ультрафиолетовая радиация Солнца из-за сезонных уменьшений концентрации озона (т.н. озоновых дыр), которые наблюдались, в частности, над Антарктидой и в меньшей степени над другими районами, может проникать к земной поверхности. По прогнозам, повышенные дозы ультрафиолетовой радиации приведут к увеличению числа пострадавших от солнечных ожогов, а также росту заболеваемости раком кожи (эта тенденция уже прослеживается в Австралии, Новой Зеландии, ЮАР, Аргентине и Чили), катарактой глаз и т.д.
В 1978 правительство США запретило использование хлорфторуглеводородов в качестве аэрозольных распылителей. В 1987 представители правительств 36 стран провели специальную встречу в Монреале и согласовали план (Монреальский протокол) сокращения выбросов хлорфторуглеводородов в атмосферу примерно на 35% за период с 1989 по 2000. На второй встрече в Копенгагене в 1992, состоявшейся в условиях нараставшей озабоченности по поводу разрушения озонового экрана, представители ряда стран договорились, что в дальнейшем необходимо: отказаться от производства галонов (класс фторуглеводородов, содержащих атомы брома) к 1 января 1994, а хлорфторуглеводородов и гидробромфторуглеводородов (заменителей галонов) – к 1 января 1996; на период до 1996 заморозить потребление гидрохлорфторуглеводородов на уровне 1991 и полностью исключить их использование к 2030. Было также отмечено, что достигнута бльшая часть поставленных ранее целей.
Парниковый эффект. В 1896 шведский химик Сванте Аррениус впервые высказал предположение о нагреве атмосферы и земной поверхности в результате парникового эффекта. В атмосферу Земли солнечная энергия проникает в виде коротковолновой радиации. Некоторая ее часть отражается в космическое пространство, другая поглощается молекулами воздуха и нагревает его и примерно половина достигает земной поверхности. Поверхность Земли нагревается и излучает длинноволновую радиацию, обладающую меньшей энергией, чем коротковолновая.. После этого радиация проходит через атмосферу и частично теряется в космосе, а бльшая ее часть поглощается атмосферой и вторично отражается к поверхности Земли.
Этот процесс вторичного отражения радиации возможен из-за присутствия в воздухе, хотя и в небольших концентрациях, примесей многих газов (т.н. парниковых), имеющих как естественное, так и антропогенное происхождение. Они пропускают коротковолновую радиацию, но поглощают или отражают длинноволновую. Количество удерживаемой тепловой энергии зависит от концентрации парниковых газов и продолжительности их пребывания в атмосфере.
Основные парниковые газы – водяной пар, углекислый газ, озон, метан, оксид азота и хлорфторуглеводороды. Несомненно, самым важным среди них является водяной пар, значителен и вклад углекислого газа. 90% углекислого газа, ежегодно поступающего в атмосферу, образуется при дыхании (окислении органических соединений клетками растений и животных). Однако это поступление компенсируется его потреблением зелеными растениями в процессе фотосинтеза. Средняя концентрация углекислого газа в тропосфере за счет деятельности человека ежегодно возрастает примерно на 0,4 %.
На основании компьютерного моделирования был сделан прогноз, согласно которому в результате роста содержания углекислого и других парниковых газов в тропосфере неизбежно произойдет глобальное потепление. Если он оправдается и средняя температура воздуха на Земле повысится всего на несколько градусов, последствия могут быть катастрофическими: изменятся климат и погода, существенно нарушатся условия произрастания растений, в том числе сельскохозяйственных культур, участятся засухи, начнут таять ледники и ледниковые покровы, что, в свою очередь, приведет к повышению уровня Мирового океана и затоплению приморских низменностей.
Ученые подсчитали, что для стабилизации климата планеты необходимо 60%-ое (относительно уровня 1990) уменьшение поступления парниковых газов. В июне 1992 в Рио-де-Жанейро на Конференции ООН по окружающей среде и развитию делегаты 160 стран подписали Конвенцию по изменению климата, которая поощряла дальнейшие усилия по уменьшению выбросов парниковых газов и поставила целью вплоть до 2000 стабилизировать поступление их в атмосферу на уровне 1990.
Загрязнение воздуха внутри помещений
Загрязнение воздуха в помещениях является основной причиной онкологических заболеваний. Главные источники этого загрязнения – радон, продукты неполного сгорания, а также испарение химических веществ.
Радон. Считается, что облучение радоном стоит на втором месте среди факторов, вызывающих рак легких. Главным образом это происходит в домах, которые были построены на рыхлых отложениях или коренных породах, обогащенных урансодержащими минералами. Газ радон – продукт радиоактивного распада урана – попадает в дома, просачиваясь из грунтов. Решение этой проблемы во многом зависит от типа строительных конструкций. Кроме того, улучшению экологической обстановки способствует вентиляция зданий, например вентиляционные окна фундаментов. Вентиляционные трубы, вставленные в основание фундамента, могут выводить радон непосредственно из грунта наружу, в атмосферу.
Продукты неполного сгорания. При неполном сгорании топлива в печах, каминах и других обогревательных устройствах, а также при курении образуются канцерогенные химические вещества, например углеводороды. В домах основное беспокойство доставляет угарный газ, так как он бесцветен и не имеет ни запаха, ни вкуса, а поэтому его очень трудно обнаружить. Несомненно, главным и очень коварным загрязнителем воздуха помещений, а следовательно, и очень опасным для здоровья людей является сигаретный дым, который бывает причиной рака легких и множества других болезней органов дыхания и сердца. Даже некурящие, находясь в одном помещении с курящими (т.н. пассивные курильщики), подвергают себя большому риску.
Выделение химических веществ. Нафталиновые шарики, отбеливатели, краски, крем для ухода за обувью, разные чистящие средства, дезодоранты – лишь немногие из широкого спектра химикатов, воздействию которых подвергается практически ежедневно каждый человек (особенно занятые в промышленности рабочие) и которые выделяют канцерогенные вещества. Например, пластики, синтетические волокна и очистители испаряют бензол, а пенопластиковые теплоизоляторы, фанера, древесно-стружечные плиты являются источниками формальдегида. Подобные эмиссии могут вызывать головную боль, головокружение и тошноту.
Асбест. Вдыхание асбестовых волокон вызывает прогрессирующее неизлечимое заболевание легких – асбестоз. Эта проблема особенно актуальна для владельцев домов, построенных до 1972. Факт использования асбеста в качестве огнеупорного или теплоизоляционного материала в таких зданиях не обязательно представляет риск для здоровья. Крайне важно состояние конструкций, включающих асбест.
Список литературы
Даценко И.И. Воздушная среда и здоровье. Львов, 1981
Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. М., 1986
Пинигин М.А. Охрана атмосферного воздуха. М., 1989
Безуглая Э.Ю. Чем дышит промышленный город. Л., 1991
Александров Э.Л., Израэль Ю.А., Кароль И.Л., Хргиан Л.Х. Озонный щит Земли и его изменения. СПб, 1992
Климат, погода, экология Москвы. СПб, 1995
www.neuch.ru
