Атмосфера

 

ЖАСПАР:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кіріспе

 

Атмосфера -  жерді  қоршап тұрған газ тәрізді қабық. Жер атмосферасы азоттың 79 көлемінен, оттегінің 21 көлемінен және аз мөлшерде су буынан, аммиактан, аргоннан, озоннан т.с.с газ тәрізді денелерлен құралған. Бұл таза механикалық қоспа, оның тығыздығы жоғарыдан төменге қарай азаяды. Өзінің ауырлығымен атмосфера жердің бетіне түсіретін қысымы 1кг/1см ² .  

Атмосфера жерді күн  сәулелерінен қорғайды, адамның тыныс  алуын қамтамасыз етеді, ғарыш денелерінен  қорғайды, демек атмосфера жердің қорғаныш қабығы.

Адамзат дамуының қай  сатысында болмасын, ол қоршаған ортамен  тығыз байланыста болды. Бірақ, жоғары индустрияланған қоғам пайда болғаннан кейін адамның табиғатқа араласуы ұлғая түсті, яғни кәзіргі кезде осы араласудың салдары адамзат үшін жаһандық қәуіп төндіріп тұр. Түрлі тәжірибелер мен космостық ғарыш кемелерінің ұшуы, ұшақтардың үздіксіз қатынауы, қарулардың түрлерін ашық ауада сынақтан өткізу, алып заводтардың атмосфераға мыңдаған кубо метр лас газдарды тастауы ауа қабатын аяусыз ластап жатыр.

Олардың ішінде атмосфераны  химиялық ластау елеулі орын алады. Олардың  ішінде  - газтәрізді және аэрозольді ластанулар. Көмірқышқыл газының атмосферада жиналуы тоқтамауда. Бұл процестің әрі қарай етек алуы жылдық температураның қалаусыз өсу тенденциясына айнала бастайды. Экологтар мұнайдың мұхитты ластауы онсыз да нәзік тепе-теңдікті қалпынан шығарып жатыр деуде. Мұнай және мұнай өнімдерінің мұхиттыңі 1/5 бөлігін ластағаны айтылуда, мұндай және мұнай өнімдері атмосфера мен гидросфераның газ-су алмасуын бүлдіруде. Сол сияқты жерді химиялық пестицидтармен улау және қышқылдықтың жоғары деңгейі экосистеманың ыдырауына әкелетіні даусыз. Жоғарыда айтылғандардың бәрі біртіндеп, әр минут сайын табиғат-ана жасаған қайталанбас экосистеманың өлуіне әкеледі. Мұның бәрі адам баласының – жер бетіндегі ең ақылды, ең дамыған тіршілік иесінің ісі дегенге сену қиынға соғады, дегенмен бұл – ақиқат, осы ақиқат тез арада жер болмысын тақыр шөл далаға айналдырмас үшін ойластырылған іс-әрекеттер жасалуы тиіс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Озон саңылаулары

 

1985 жылы Британдық  Антарктикалық қызмет ғалымдары  Антарктидадағы Хали-Бери станциясындағы атмосферадағы озон деңгейі 1977-1984 жылдар арлығында 40%-ға азайғанын мәлімдеді. Кейін басқа да ғылыми одақтар бұл мәліметті растап, бұл құбылыс тек Антарктиданы ғана емес, сол сияқты оның биіктігі 12-ден 24 километр биіктікті, яғни төменгі стратосфераны қамтиды. Антарктиданың озон қабатын түбегейлі зерттеу - Халықаралық Самолеттық Антарктида Озон Эксперименті болды. Бұл экспериментті жүргізу барысында ғалымдар самолетпен озонның ең әлсіреген аймақтарына көтеріліп, оның мөлшері мен онда жүріп жатқан химиялық процестер туралы өте құнды мәліметтер жинады. Төрт мемлекетің мүшелері қатысқан бұл экспедиция озон «ойығының» (тесігі, саңылауы) бар екенін айқындады. 80-ші жылдарда «Нимбус-7» спутнигі озон «ойығының» Арктикада бар екенін көрсетті, бірақ ол Антарктидағы «ойықтан» кішірек болды және озон деңгейінің төмендеуі тек 9%. Жалпы жерде 1979-1990 жылдар аралығында озон деңгейі 5%-ға төмендеді. 1<280 нм көрсеткіші ультракүлгін барьерін әлсіретеді, ал 280<1<315 нм болғанда тірі ағзалар жасушаларының өлуіне алып келеді. Озон конценрациясының 1%-ға төмендеуі  қатаң ультракүлгін сәулелерінің интенсивтілігін орта есеппен 2%-ға ұлғайтады. Қатаң ультракүлгін сәулелері тірі ағзаға әсері ионизациялық сәулелену әсерімен бірдей, бірақ оның толқындарының ұзындығы ұзын болмағандықтан ол терең өте алмайды, сондықтан ағзаға үстіртін әсер етеді. Қатаң ультракүлгін сәулелері ДНК және басқа органикалық молекулаларды өлтіреді. Сол себепті тері рагын, тез өрбитін катаракта, меланома және иммундық жетіспеушіліктер тудырады. Қатаң ультракүлгін сәулелерінің әсері терінің күюіне әкеліп соғады. Қатаң ультракүлгін сәулелері сумен сіңірілмейтіндіктен мұхит экосистемасына бұзушы әсер етеді. Зерттеулер нәтижесі бойынша су бетінде қалқып жүретін планктон ультракүлгін сәулелерінің әсерінен түгел жойылып кетуі мүмкіндігін ескертеді. Планктон теңіз экосистемасының негізі болып табылады.  

Жоғарыдыбыс авиациясының адам өмірінің бұлжымас бөлігіне айналуы  озон қабатына қауіп төндіреді. Жанармайдың  күйдірілуінен азот оксидтері пайда  болуы және азотты тыңайтқыштарды пайдалану озон қабығының әлсіреуіне алып келеді. Ракеталардың ұшуына пайдаланатын хлоратты қосылыстар, мысалы "Спейс-Шаттл" немесе "Арианда" пайдаланады, олар озон қабаты үшін локальді зиян тигізеді.

1974 ж. Ирвин Калифорния университетіндегі М. Молина және Ф.Роуленд хлорфторкөмірқышқылдары (ХФК) озонның бұзылуын тудыратынын дәлелдеді.  Хлорфторкөмірқышқылдары міне 60 жылдан астам холодильниктер мен кондиционерлерде хладагент, аэрозольді қоспалар үшін пропеллентер, өртсөндіру аппараттарында көбік жасаушы, электронды приборлар үшін тазартқыштар, киімді химиялық тазарту үшін, пенопластиктер жасау үшін қолданылады.

 ХФК молекулалары азон концентрациясы  максималды 25 км биіктікке көтерілгенде, ол ультракүлгін сәулелерінің  әсеріне ұшырайды, ультракүлгін сәулелеріне жай кезде төзімді ХФК молекулалары жоғары реакциялық қабілеті бар компонентерге ыдырайды, мысалы атомды хлорға. Осылайша ХФК хлорды жер бетінен тропосфера арқылы атмосфераның төменгі қабаттарына тасымалдайды. Атмосфераның төменгі қабаттарында  хлордың аз инертті қосылыстары ыдырайды, ал стратосферада болса озон концентрациясы мол қабатқа да жетеді. Өте маңызды нәрселердің бірі – хлор озонның жойылуы кезінде котализатор қызметін атқара отырып өзінің мөлшері азайтпайды. Хлордың бір ғана атомы озонның 100 000 молекуласын жояды. Қазіргі кезде ХФК-ның миллиондаған тонналары атмосфераға жіберіледі. Егер де бүкіл ХФК-рын пайдаланатын өндірісті тоқтатқанның өзінде оның әрекеті әлі он шақты жылға созылады. Кеңінен қолданылатын ХФК-дар фреон-11 (CFCl) және фреон-12 (C)-лердің атмосферада өмір  сүру ұзақтығы сәйкесінше 75 және 100 жыл.

С 1978 ж. АҚШ-та ХФК-рын аэрозольдер  жасау үшін пайдалануға тиім салған. Өкінішке орай басқа өндірістерде ХФК-ды пайдалану тоқтаған жоқ. 1987 ж. қыркүйегінде 23 жоғары дамыған мемлекеттің қатысуымен Монреальде конвенцияға қол қойылды, ол конвенцияда ХФК-ды пайдалануды төмендету шарты қойылған болатын. Конвенцияға сәйкес 1986 жылға қарағанда бұл мемлелекеттер 1999 жылы ХФК-ды пайдалануды екі есе төмендету керек еді. Аэрозольдерді жасау үшін қолданылатын пропеленттің орнына пропан-бутан қоспасы ойлап табылды. Өзінің физикалық параметрлері бойынша пропан-бутан қоспасы фреондардан артта қалмайды, дегенімен өртенгіш келеді, көптеген мемлекеттерде өндіріледі соның ішінде Ресейде де. Бұл мәселе фреондар кеңінен қолданылатын холодильниктер жасауда өте ауыртпалы. Себебі: ХФК молекулаларының жоғары полярлылығының есебінен буланудың деңгейі жоғары болуы холодильниктер мен кондиционерлер  жасау үшін өте қолайлы. Бүгінгі күнде фреонның орнаны қолданылатын аммиак, ол улы бірақ ХФК физикалдық параметрлері бойынша аммиактан асып түседі. Көп елдерде фреондарды ауыстырушыларды жасау қолға алынып жатыр, дегенімен бұл проблема толық шешілген жоқ. Жаһандық Климаттың мониторингі бойынша өндіріс орындарынан және тығыз қоныстанған қалалардан қашық жатқан Тынық және Атлант мұхиттары мен аралдарында -11 и -12 фреондарының концентрациясы жылына 5-9%-ға көтеріліп жатыр. Фреондарды тез өндіруге дейін, яғни 50-жылдарға қарағанда стратосферадағы хлордың фотохимиялық активті қосылыстарының деңгейі қазір 2-3 есе көп.

Сол себепті көктемге қарай активті  хлордың аз ғана мөлшері озон қабатына айтарлықтай зиян келтіреді. Осыған орай солтүстік жартышарда озон концентрациясының  төмендеуі төменірек. Ғалымдардың айтуы бойынша озонның жойылуына полярлы стратосфералық бұлттар әсер етеді. Бұл бұлттар Арктикаға қарағанда Антарктидада көбірек байқалады, күн сәулесі болмағанда, яғни қыста метеорологиялық изоляция жағдайында, температура -80ºС болғанда түзіледі. Азот қосылыстары конденсацияланып, қатады осы арқылы олар бұлттармен байланысуының кесірінен хлормен реакцияға түсе алмайды. Адам іс-әрекеттері кесірінен ХФК биосфераға әсерін тигізбей қоймайды.

Химиялық ластану

 

Адам баласы атмосфераны мың  жылдар бойы ластап келеді, бірақ уақыттың ішінде пайдаланған оттан келетін қасірет көп емес. Адам үшін жылу алу керек болды, ол түтін мен қара күйеге назар аударған жоқ.   Оған тыныс алудың ауырлағаны және үңгірдің қабырғалары қара тұман болып кеткені ештеңе емес еді. Осылай  тіпті 19 ғасырдың басына дейін болды. Соңғы жүз жылда ертедегі адамның ойына кіріп шықпайтын өндіріс жетістіктері жүзеге асты: өсу қарқынын тоқтату мүмкін емес миллионер-қалалардың пайда болды. Осының бәрі адамның ұлы жаңалықтары мен жаулап алуларының нәтижесі.

Негізінен атмосфераны  ластаудың үш көзі бар: өндірістік, тұрмыстық-котельді және көліктік. Қазіргі  кезде атмосфераны неғұрлым көбірек  өндіріс ластайды. Ластанудың қайнар көздері - жылуэлектрстанциялары, олар ауамен бірге күкіртті және көмірқышқыл газын атмосфераға жібереді; металлургиялық кәсіпорындар, әсіресе күкіртті сутек, хлор, аммиак, фосфор қосылыстарын, фтор, сынап қосылыстары, мышьяк тастайтын түсті металлургия; химиялық және цемент заводтары. Өнеркәсіп мұқтаждарын өтеу үшін жағармай өртеу мен үйлерді жылыту, көліктің жүруі, тұрмыстық және өнеркәсіп қалдықтарын өртеу барысында зиянды газдар атмосфераға түседі. Атмосфералық ластанулар алғашқы және осы алғашқы ластанулардың өзгеруінен пайда болатын екіншілік болып бөлінеді. Осылай күкіртті газ тотығуы, яғни оттегімен әрекеттесуі нәтижесінде күкіртті ангидридке айналады, кейін күкіртті ангидрид су буымен араласып, күкірт қышқылының тамшыларын түзеді. Күкіртті ангидрид аммиакпен әрекеттесуінің нәтижесінде аммоний сульфаты пайда болады. Осы жолмен ластаушы заттар химиялық, фотохимиялық, физико-химиялық реакциялардың нәтжесінде екіншілік - одан да улы заттар түзеді. Планетадағы пирогенді ластанулардың қайнар көзі – жылу электрстанциялары, металлургия және химиялық өнеркәсіптер, бір жылда өндірілетін қатты және сұйық отынның 70%-ынан артығын пайдаланатын котельнялар. Пирогенді зиянды қосылыстардың негізгілері:

а) Көміртегі оксиді. Ол көміртекті заттардың толық емес жануынан түзіледі. Қатты тұрмыстық қалдықтарды күйдіру нәтижесінде және өнеркәсіптік газдармен ауаға көміртегі оксиді араласады. Жыл айын бұл газдың 250 млн.т. атмостераға тасталады. Көміртегі оксиді планетадағы температураның көтерілуіне және парниктік эффект тудыруға әсер етеді.

б) Күкіртті ангидрид. Ол құрамында күкірті бар жағармайдың өртенуінің және күкірт кендерін өңдеу барысында пайда болады. Жыл сайын 70 млн.т. Күкірт қосылыстарының жартысы таулы отвалдарда органикалық қалдықтардың өртенуі нәтижесінде түзіледі. Жалғыз АҚШ-тағы тасталған күкіртті ангидридтің мөлшері дүние жүзі бойынша атмосфераға тасталған күкіртті ангидридтің 65 пайызын құрап отыр

в) Күкірт ангидриді. Күкіртті ангидридің тотығуының нәтижесінде түзіледі. Реакцияның соңғы өнімі – адам тыныс алу жолдарының ауруларын тудыратын және топырақты қышқылдататын аэрозоль немесе күкірт қышқылының жаңбыр суындағы ерітіндісі болып табылады. Химия өнеркәсіптерінің мұршаларынан шыққан улы қосылыстардан 1км қашықтықта өсіп жатқан өсімдіктер зардап шегеді. Қара және түсті пирометаллургиялық кәсіпорындар, ЖЭС жыл сайын он миллиондаған тонна күкірт ангидридін атмосфераға тастайды.

г) Күкірттісутек және күкірттікөміртек. Екеуі бірге немесе күкірттің басқа қосылыстарымен атмосфераға тасталады. Оны тастаушылар -  синтетикалық талшық өндірушілер, қант, коксхимиялық, мұнайөңдеуші заводтар. Атмосферада басқа ластаушылырмен әрекеттесуінің нәтижесінде күкіртті ангидридке дейін тотығады.

д) Азот оксилдері. Азотты тыңайтқыштар, азот қышқылы мен нитраттар, анилинді красительдер, нитроқосылыстар, целлулоид  және вискозалы жібек өндіретін завод-фабрикалар азот оксилдерін атмосфераға тосталуының негізі болып табылады. Жыл сайын атмосфераға тасталынатын азот оксилының мөлшері 20 млн.т.

е) Фтор қосылыстары. Оның атмосфераға түсуін қамтамассыз ететіндер - алюминий, эмаль, шыны, керамика, болат, фосфорлы тыңайтқыштарды өндірушілер. Құрамында фторы бар заттар атмосфераға фторсутек және натрий фториді мен кальцидің шаңының газ тәрізді қосылыстары арқылы енеді. Қосылыстар токсинді мінезімен ерекшеленеді. Фтор туындылары күшті инсектицид болып табылады.

ж) Хлор қосылыстары. Тұз қышқылын, құрамында хлор бар пестицидтер, оргиникалық красительдер, гидролизді спирт, хлорлы ізбест, сода өндіретін химиялық өнеркәсіптер хлор қосылыстарын атмосфераға тастайды. Атмосферада хлор молекулалары мен тұз қышқылының буларының қосылыстары кездеседі. Хлордың токсинділігі қосылыс түрі және концентрациясымен анықталады. Металлургия өнеркәсібінде шойын балқыту  мен оны болатқа айналдыру барысында атмосфераға түрлі улы газдар мен ауыр металлдар тасталынады. Осылай  1 т. өңделген шойынның есебіне 2,7 кг. күкіртті газдан бен 4,5 кг. шаң-тозаң бөлшектерінен басқа, мышьяк, фосфор, сүрьме, қорғасын, сынап булары және сирек металлдар, шайырлы заттар мен цианды сутегі келеді. 

 

 

 

 

 

 

 

Атмосфераның аэрозольды ластануы

 

Аэрозольдер - бұл ауаның өлшелген салмағындағы қатты немесе сұйық бөлшектер. Азрозольдердің қатты компоненттері аса қауіпті болып келеді, олар адамдарда спецификалық аурулар тудырады. Атмосферада аэрозольды ластанулар түтін, тұман немесе мұнар түрінде болады. Аэрозольдердің атмосферадағы айтарлықтай бөлігі қатты және сұйық бөлшектердің өзара және су буымен әрекеттесуінің салдарынан түзіледі. Орта есеппен аэрозольді бөлшектердің шамасы 1-5 мкм. Жердің атмосферасына жыл сайын 1 шаршы.км. жасанды шаңтәрізді бөлшектер тасталынады. Шаң бөлшектерінің басым бөлігі адамдардың өндірістік әрекеттерінің салдарынан пайда болады. Техногенді шаң туралы кейбір мәліметтер төменде келтірілген:

 

Өндірістік  процесс. Шаң-тозаңның әр жылы тасталынуы млн.т./жылына

 

1. Тас көмірді өртеу 93,60

2. Шойын балқыту 20,21

3. Жез балқыту (тазалаусыз) 6,23

4. Мырыш балқыту 0,18

5. Қалайы балқыту (тазалаусыз) 0,004

6. Қорғасын балқыту 0,13 7

7. Цемент өндіру 53,37

 

Аэрозольді ластанулардың негізгі көздері  -  күлі көп көмірді пайдаланатын ЖЭС-лар, байыту фабрикалары, металлургия, цемент, магнезитті заводтар болып отыр. Аэрозольді бөлшектер бұл қайнар көздерден айырмашылығы - химиялық құрамының алуандылығы.  Олардың құрамында жиі кремний, кальций мен көміртегінің қосылыстары, кейде – металдар оксидтері: темір, магний, марганец, мырыш, жез, никель, қалайы, сүрме, висмут, селен, мышьяк, бериллий, кадмий, хром, кобальт, молибден және асбест. Ал органикалық шаңның ерекшеліктері – оның құрамында алифаттық және ароматтық  көмірсутектердің, сол сияқты қышқылдардың тұздарының болуында. Органикалық шаң мұнай өнімдерінің қалдықтарын өртегенде, мұнай өңдеуші заводтардағы пиролиз процесінің нәтижесінде, мұнай химиялық кәсіпорындардың арқасында пайда болады. Аэрозольді ластанулардың тұрақты қамтамассыз етушілері өнеркәсіптік отвалдар –  пайдалы қазбалар өндіру кезінде қазылған жер, өнеркәсіптік қалдықтар, ЖЭС.  Шаң мен улы газдардың пайда болуына жару жұмыстары бастама болады. Мысалы, массасы орташа жарылыс (250-300 тонна жарылғыш заттар) нәтижесінде атмосфераға 2 мың.м.куб. шартты көмірқышқыл газ оксиді және 150 т.шаң ұшады. Цемент және басқа құрылыс материалдарын өндіру атмосфераны шаңмен ластаудың жолы болып келеді. Бұл өндірістердің негізгі технологиялық процесстері – шихрларды ұсақтау мен химиялық өңдеу, жартылайфабрикаттарды жасау әрқашан шаң мен зиянды заттардың атмосфераға тасталуымен қатар жүреді. Атмосфералық ластаушылар қатарына – көмірсутектер жатады – құрамында 1-ден 13-ке дейін атомы бар қаныққан және қанықпаған көмірсутектер. Олар түрлі процестерге ұшырайды: тотығу, полимеризация, сол сияқты күн радиациясының әсерінен басқа атмосфералық ластаушылармен реакцияға түседі. Осы реакциялар нәтижесінде асқынтотықты қосылыстар, бос радикалдар, азот, күкірт оксидтерінің көмірсутектермен қосылыстары аэрозольді бөлшектер күйінде болады. Ауа райының қолайлы сәттерінде зиян газтәрәзді және аэрозольді қосылыстар атмосфераның төменгі бөлігінде жинақталады.