Понятие и общая характеристика атмосферы Земли

Катастрофические  явления, связанные с извержением  вулканов, лесными пожарами и пыльными бурями, приводят к возникновению  светозащитного экрана вокруг Земли, который  несколько изменяет тепловой баланс планеты. В целом эти явления  имеют заметный, но локальный эффект в отношении загрязнения атмосферы. И совсем незначительный местный  характер носит загрязнение атмосферного воздуха, связанное с выветриванием  и разложением органических веществ²⁰.

         

 2.2. Искусственные источники загрязнения

Искусственное (антропогенное) загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

                      2.2.1. Промышленные загрязнения

Свыше 70% промышленного загрязнения атмосферы  приходится на Северное полушарие Земли. Все эти вредные отходы в Северном полушарии и остаются. Ученые установили причину «экологического неравенства»: оказывается, наша планета имеет химический экватор, через который загрязнения не могут пробиться с севера на юг. Расположен экватор-2 значительно севернее своего географического тезки…

Теория  химического экватора стала научным  фактом случайно. Ученые исследовали  аномалии погоды и  границу распространения океанских штормов. Сделал возможным открытие самолет, оборудованный датчиками, который осуществлял серию вылетов к северу от австралийского города Дарвин. Исследования показали, что зоны чистого и загрязненного воздуха встречались в безоблачном небе, но смешивание чистых и грязных воздушных масс почти не было заметно. Этот феномен зафиксировали за тысячу километров севернее от географического экватора – в западной части Тихого океана. То есть выяснилось, что границы климатические и  химические не  всегда совпадали. А  размер «нейтральной полосы» был  приблизительно 50 км в ширину²¹.

К  северу от  химического экватора накопления углекислого газа в четыре разы выше, чем  с  южной стороны. Это закономерно, ведь в Северном полушарии сосредоточенно 80% населения планеты и ее основной промышленный потенциал, к тому же, здесь происходит больше лесных пожаров. А  зоны чистоты и загрязнения разделяет расстояние, соответствующее расстоянию от Москвы до Курска! Оперируя знаниями, метеорологи имеют возможность определить более детальные маршруты трасс перемещения загрязнений и точнее оценить их влияние на климат в каждом конкретном месте. По данным ученых, химэкватор блокирует не  весь химический обмен между двумя полушариями. В том случае, когда химикаты являются высоколетучими соединениями, и способны находиться в атмосфере больше года, их шансы пересечь барьер возрастают в несколько раз.

Угарный газ (Со3) и  некоторые аэрозольные газы является тяжелыми, и потому не  могут преодолеть химический экватор. Однако более легкие соединения наподобие Со2 все  же обходят природный барьер. То  есть действие химического экватора распространяется до определенной высоты в  несколько километрах, а уже выше данный феномен не срабатывает.

  Наибольший объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников приходится  на Уральский и Сибирский федеральные округа - 31% и 27% соответственно. Наименьший - на Южный и Дальневосточный округа - по 4 %²².

  Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух достиг 36 млн. тонн. Из отраслей промышленности 11% от объема выбросов формируют предприятия нефтепереработки, по  9% — цветная металлургия и  энергетика. Более половины отходов образует угольная промышленность, 17% приходится на цветную металлургию, 16% — на черную, 12% — на остальные отходы, сообщает ПРАЙМ-ТАСС. «Необходимо сказать, что никакого системного улучшения ситуации с отходами в России не происходит», — констатировал Юрий Трутнев. Он сообщил, что министерство уже  направило в  правительство проект постановления, касающегося сброса неочищенных стоков. Речь идет о том, чтобы ликвидировать институт временных лимитов и поэтапно повышать платы за сброс неочищенных стоков, которая к 2014 году вырастет в 6 раз. Однако предприятия, строящие очистные сооружения, будут освобождены от платы за сбросы неочищенных отходов, уточнил глава Минприроды²³.

«Вклад» промышленно развитых стран  в загрязнение атмосферы распределяется следующим образом: по диоксиду серы — 12% (Россия), 21% (США); по оксидам азота  — 6% (Россия), 20% (США); по оксиду углерода — 10% (Россия), 70% (США).

Особое место среди источников загрязнения атмосферы занимает химическая промышленность. Она поставляет диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), оксиды азота (NO, NO2), углеводороды (СxНy) галогены (F2, Сl2) и др. Для химической промышленности характерна высокая концентрация предприятий, что создает повышенное загрязнение окружающей среды.

Промышленность России выбрасывает в атмосферу в среднем 19,5 млн. т загрязняющих веществ за год. По степени токсичности выбросов в атмосферу отрасли промышленности можно расположить следующим образом: цветная металлургия, химическая, нефтехимическая, черная металлургия, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная²⁴.

На одного жителя России приходится около 342 кг выбросов в атмосферу в год. В 84 городах России загрязнение воздуха более чем в 10 раз превышает ПДК. Из 148 млн. россиян 109 млн. проживают в неблагоприятных экологических условиях с точки зрения загрязнения атмосферного воздуха, в том числе 60 млн. человек при постоянном превышении ПДК токсичных веществ в воздухе. В связи с этим возрастает число людей, особенно детей, страдающих от респираторных заболеваний, от болезней органов кровообращения, аллергии, бронхиальной астмы и др.

Таблица 2.

Поступление в атмосферу (тонн / год) некоторых компонентов, естественного и промышленного  происхождения

 

Компонент	Естественное	Промышленное
Озон	2*109	Незначительные
Двуокись углерода	7*1010	1,5*1010
Окись углерода	---	2*108
Сернистый газ	1,42*108	7,3*107
Соединения азота	1,4*109	1,5*107
Взвешенные в-ва	(770…2200)*106	(960…2615)*106

 

2.2.2. Радиоактивное загрязнение атмосферы

  Радиоактивные вещества относятся к особо опасным для людей, животных и растений. Источники радиоактивного загрязнения в основном техногенного происхождения. Это экспериментальные взрывы атомных, водородных и нейтронных бомб, различные производства, связанные с изготовлением термоядерного оружия, атомные реакторы и электростанции; предприятия, где используются радиоактивные вещества; станции по дезактивации радиоактивных отходов; хранилища отходов атомных предприятий и установок; аварии или утечки на предприятиях, где производится и используется ядерное топливо. Естественные источники радиоактивного загрязнения в основном связаны с выходом на поверхность урановых руд и горных пород, имеющих повышенную природную радиоактивность (граниты, гранодиориты, пегматиты).

Большую опасность для людей, растений и животных представляют испытания  ядерного оружия, аварии и утечки на предприятиях, где используется ядерное  топливо.

Радиоактивное загрязнение атмосферы  чрезвычайно опасно, так как радионуклиды с воздухом попадают в организм и  поражают жизненно важные органы человека. Его влияние сказывается не только на ныне живущих поколениях, но и  на их потомках из-за появления многочисленных мутаций. Не существует такой малой дозы ионизирующего излучения, которая была бы безопасна для человека, растений и животных. Даже в районах умеренного радиоактивного загрязнения увеличивается число людей, заболевших лейкозами.

В настоящее время радиоактивное  загрязнение атмосферного воздуха  над территорией России определяется глобальным повышенным радиационным фоном, который был создан в результате проводившихся ранее ядерных  испытаний, радиоактивным загрязнением после катастрофических аварий, случившихся  в 1957 г. на военном производственном объединении (ПО) «Маяк» и в 1986 г. на Чернобыльской АЭС. В результате аварии на ПО «Маяк» произошла утечка радиоактивных отходов, сбрасываемых и хранившихся в «бессточном» озере. В 1957 г. радиоактивный фон озера составлял 120 млн кюри, что в 24 раза больше, чем фон разрушенного реактора Чернобыльской АЭС. После аварии на ПО «Маяк» радиоактивными веществами была загрязнена площадь ~23 тыс. км. Загрязнение атмосферы также произошло в результате переноса ветром радиоактивной пыли с берегов и со дна озера, обнажившегося после засухи.

Различного рода утечки и неконтролируемые выбросы на предприятиях несколько  изменяют радиологическую обстановку и носят обычно локальный характер.

Радиоактивные вещества распространяются не только воздушным путем. В миграции радиоактивных элементов большую  роль играют цепи питания: из воды эти  элементы поглощаются планктоном, который  служит пищей для рыб, они, в свою очередь, поедаются хищными рыбами, рыбоядными птицами и зверями.

Радиоактивное излучение опасно для  человека, вызывает у него лучевую  болезнь с повреждением генетического  аппарата клеток. Это ведет к появлению  у людей злокачественных опухолей, наследственных заболеваний и уродств  у потомства.

                                2.2.3. Аэрозольные загрязнения

  Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 11-5 1 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11 куб. км. пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Источники техногенной пыли: сжигание каменного угля, выплавка чугуна, выплавка меди (без очистки), выплавка цинка, выплавка олова (без очистки), выплавка свинца, производство цемента²⁵.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного  материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС.

Ученые пришли к заключению, что соединения хлора, называемые хлорфторуглеродами (ХФУ), которые широко использовались в промышленности и в быту, несут  ответственность за разрушение озонового  слоя земли. Некоторые виды хлорфторуглеродов  использовались в качестве охладителей  в холодильных установках и кондиционерах. Другие ХФУ применялись для производства поролонов и пенопластов - материалов, широко используемых во многих потребительских  товарах, начиная от одноразовой  пенопластовой посуды и заканчивая изоляционными материалами. Хлорфторуглероды нашли широкое применение в баллонах для распыления аэрозолей и в  качестве веществ для промывания электрооборудования²⁶.

      2.2.4.  Загрязнение атмосферы передвижными транспортными  средствами

Основной  вклад в загрязнение атмосферы  вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75 %) , затем самолеты (примерно 5 %) , автомобили с дизельными двигателями (около 4 %) , тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %) , железнодорожный  и водный транспорт (примерно 2 %). Количество автомашин непрерывно растет, особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу. Выбросы автотранспорта дают почти 45% суммы загрязняющих атмосферу веществ в городах и имеют тенденция к росту. Они дополняются выбросами воздушного, железнодорожного и водного транспорта, машинно-тракторного парка²⁷.                                                                                                                             

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.

                          Численность мирового автопарка (млн.шт.)

 

	1970	1980	1990	2000	2008
Легковой                  транспорт	170	245	320	400	750
Грузовой транспорт	42	62	82	102	150
Всего	230	320	420	520	920

 

Самые большие выбросы  отмечаются в Краснодарском крае (1325,0 тыс.т), Московской области (1114,7 тыс.т), республике Башкортостан (752,8 тыс.т), в  Ханты-Мансийском А.О. (672,5 тыс.т), в Новосибирской  области (669,8 тыс.т).