Загрязнители атмосферы

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количестве выше естественных.

Под атмосферным загрязнениемпонимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.

Классификация загрязнителей

По происхождению загрязнения делят

- на природные, вызванные естественными, часто аномальными, процессами в природе;

- антропогенные, связанные с деятельностью человека.

С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.

По степени распространения загрязнения подразделяют

- на локальные, связанные с городами и промышленными регионами;

- глобальные, влияющие на биосферные процессы в целом на Земле и распространяющиеся на огромные расстояния. Так как воздух находится в постоянном движении, вредные вещества переносятся на сотни и тысячи километров. Глобальное загрязнение атмосферы усиливается в связи с тем, что вредные вещества из нее попадают в почву, водоемы, а затем снова поступают в атмосферу.

По видам загрязнители атмосферы разделяют

- нахимические– пыль, фосфаты, свинец, ртуть. Они образуются при сжигании органического топлива и в процессе производства строительных материалов;

- физические. К физическим загрязнениям относят тепловые (поступление в атмосферу нагретых газов); световые (ухудшение естественной освещенности местности под воздействием искусственных источников света); шумовые (как следствие антропогенных шумов); электромагнитные (от линий электропередач, радио и телевидения, работы промышленных установок); радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу. Развитие атомной энергетики сопровождается ростом радиоактивных отходов, образующихся при добыче и переработке ядерного топлива. Активность этих отходов нарастает с каждым годом и в недалеком будущем составит 1,11×10²² Бк, что представляет серьезную опасность для окружающей среды;

- биологические. Биологические загрязнения в основном являются следствием размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности (теплоэнергетика, промышленность, транспорт, действия вооруженных сил);

- механические загрязнения связаны с изменением ландшафта вследствие различного строительства, прокладки дорог, каналов, сооружения водохранилищ, добычи полезных ископаемых открытым способом и т.д.

Влияние атмосферных загрязнителей на биосферу

Влияние СО₂

одним из основных по массе загрязнителей атмосферы является углекислый газ. В XX в. имело место существенное увеличение концентрации CO₂ в атмосфере. Выброс CO₂ в окружающую среду неразрывно связан с потреблением и производством энергии.

Экологи предупреждают, что если не удастся уменьшить выброс в атмосферу углекислого газа, то нашу планету ожидает катастрофа, связанная с повышением температуры вследствие так называемого парникового эффекта.

Сущность этого явления заключается в том, что ультрафиолетовое солнечное излучение достаточно свободно проходит через атмосферу с повышенным содержанием CO₂ и метана CH₄. Отражающиеся от поверхности инфракрасные лучи задерживаются атмосферой с повышенным содержанием CO₂, что приводит к повышению температуры, а следовательно, и к изменению климата. Анализ наблюдений за последние 100 лет свидетельствует, что самыми тяжелыми были 1980, 1981, 1983, 1987 и 1988 гг. В Северном полушарии поверхностная температура в настоящее время на 0,4 ⁰С выше, чем в 1950 – 1980 гг. В будущем предполагается дальнейший рост температуры, примерно на 2–4 ⁰С к 2050 г., поэтому за счет таяния ледников и полярных льдов в ближайшие 25 лет ожидается повышение уровня Мирового океана на 10 см.

Наряду с этими прогнозами имеются данные, свидетельствующие о том, что концентрация диоксида углерода в атмосфере является не единственным фактором, влияющим на ее температуру. Согласно этим данным имеют место также эффекты охлаждения за счет твердых частиц, причем наибольшее воздействие в глобальном масштабе из всех твердых частиц оказывают тонкодисперсные пыли, поскольку они не оседают и остаются в верхних слоях атмосферы, откуда не удаляются ни с дождем, ни какими-либо другими путями. Эти пылевые облака отражают солнечный свет, и дальнейшее увеличение содержания вещества в атмосфере в виде частиц могло бы в будущем привести к ненормальному понижению средней температуры вблизи поверхности земли. Оценка содержания твердых частиц в атмосфере за период 1850–1970 гг. показала рост примерно на 50 %. Предполагают, что дальнейшее увеличение содержания твердых частиц еще на 50 % может привести вследствие отражения солнечного света к снижению средней температуры приземного слоя атмосферы на 0,5–1,0 ⁰С.

Влияние пыли

Загрязняющие вещества проникают в организм через органы дыхания. Суточный объем вдыхаемого воздуха для одного человека составляет 6…12 м³. При нормальном дыхании с каждым вдохом в организм человека поступает от 0,5 до 2 л воздуха.

Вдыхаемый воздух через трахею и бронхи попадает в альвеолы легких, где происходит газообмен между кровью и лимфой. В зависимости от размеров и свойств загрязняющих веществ их поглощение происходит по-разному.

Грубые частицы задерживаются в верхних дыхательных путях и, если они не токсичны, могут вызывать заболевание, которое называется пылевой бронхит. Тонкие частицы пыли (0,5–5 мкм) достигают альвеол и могут привести к профессиональному заболеванию, которое носит общее название пневмокониоз. Его разновидности: силикоз (вдыхание пыли, содержащей SiO₂), антракоз (вдыхание угольной пыли), асбестоз (вдыхание пыли асбеста) и др.

Наличие пыли в атмосфере, помимо вышеуказанных отрицательных последствий, уменьшает поступление к поверхности Земли ультрафиолетовых лучей. Наиболее сильно влияние загрязнений на здоровье человека проявляется в период смогов. В это время ухудшается самочувствие людей, резко возрастает число легочных и сердечно-сосудистых заболеваний, возникают эпидемии гриппа.

Смог: 1) сочетание пылевых частиц и капель тумана (от англ. smoke – дым и fog – густой туман); 2) термин, используемый для обозначения видимого загрязнения воздуха любого характера.

Интенсивный смог вызывает удушье, приступы астмы, аллергические реакции, раздражение глаз, повреждение растительности, зданий и сооружений (особенно сильно страдают покрытия и скульптурные элементы). Печально знаменит смог 1952 г. в Лондоне. Он унес более 4 тыс. жизней.

Смог ледяной (аляскинского типа) – сочетание газообразных загрязнителей, пылевых частиц и кристаллов льда, возникающих при замерзании водяных капель тумана и пара отопительных систем.

Смог лондонского типа (влажный) – сочетание газообразных загряз-нителей (в основном сернистого ангидрида), пылевых частиц и капель тумана.

Смог фотохимический (Лос-Анджелесского типа, сухой)– вторичное (кумулятивное) загрязнение воздуха, возникающее в результате разложения загрязняющих веществ солнечными лучами (особенно ультрафиолетовыми). Главный ядовитый компонент – озон (О_з). Дополнительными его составляющими служат угарный газ (СО), оксиды азота (NO_х), азотная кислота (НNО₃).

Загрязнения атмосферы вредно сказываются и на растениях. Разные газы оказывают различное влияние на растения, причем восприимчивость растений к одним и тем же газам неодинакова. Наиболее вредны для них: сернистый газ, фтористый водород, озон, хлор, диоксид азота, соляная кислота.

Загрязняющие атмосферу вещества отрицательно влияют на сельскохозяйственные растения как за счет непосредственного отравления зеленой массы, так и интоксикации почвы.

К антропогенным процессам относятся разрушения озонового экрана, которые вызываются:

- работой холодильников на фреоне и аэрозольных установках;

- выделением NO₂ в результате разложения минеральных удобрений;

- полетами самолетов на большой высоте и запусками ракетоносителей спутников (выброс оксидов азота и паров воды);

- ядерными взрывами (образование оксидов азота);

- процессами, способствующими проникновению в стратосферу соединений хлора и др.

По оценкам ученых, в настоящее время содержание озона уменьшается ежегодно примерно на 0,1 %. Если выброс фреона будет продолжаться на уровне 1975 г., то уменьшение содержания озона через 100 лет может составить 11–16 %, а через 50 лет – 5–8 %. В ближайшие годы антропогенное воздействие на атмосферу мало повлияет на содержание озона, но приведет к заметному перераспределению его по высоте. Это существенно может изменить климат и вызвать другие негативные последствия.

Контрольные вопросы

1. В чем заключается роль атмосферы в жизни планеты?

2. Какие основные компоненты входят в состав атмосферы?

3. В чем заключается защитная функция озонового слоя?

4. Сформулируйте понятие «загрязнитель».

5. Назовите основные виды загрязнителей биосферы.

6. Понятие и причины «парникового эффекта».

7. Что такое «смог»? Происхождение и разновидности смогов.

8. Причины разрушенияозонового экрана.