Характеристика состояния атмосферного воздуха в районе КМВ

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 7»

РЕФЕРАТ:

«АТМОСФЕРА, ЕЕ СОСТАВ, ЗНАЧЕНИЕ.

 ОСНОВНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ И ИХ СОСТАВ.

ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ДЛЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ. ХАРАКТЕРИСТИКА СОСТОЯНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА В РАЙОНЕ КАВКАЗСКИХ МИНЕРАЛЬНЫХ ВОД»

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ:

КАРТАВЦЕВ  ОЛЕГ,

УЧЕНИК 11 КЛАССА

УЧИТЕЛЬ:

ПАНАЭТОВА СОФЬЯ ИЛЬИНИЧНА

2014

СТ. ЕССЕНТУКСКАЯ

Атмосферный воздух – необходимый природный ресурс. Кислород, входящий в состав атмосферы, используется живыми организмами в процессе дыхания, он применяется при сжигании любого топлива в различных производственных установках и двигателях. Атмосфера – важный путь сообщения, используемый авиацией.

Основной потребитель воздуха в природе – флора и фауна земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая человека, примерно за десять лет.

Очень долгое время люди считали воздух простым веществом. И только в XVIIIв. Французский ученый Лавуазье установил, что воздух является механической смесью различных газов. Атмосфера – газовая оболочка Земли, ее масса около 5,51 * 10^15 т. По характеру изменения температуры с высотой атмосферу разделяют на несколько слоев-сфер.

Непосредственно к земной поверхности примыкает тропосфера. Она простирается до 10км высоты над полосами и до 18км над экватором. В этом слое идет непрерывное интенсивное перемешивание воздуха, как по горизонтали, так и по вертикали, что приводит к понижению его температуры с высотой примерно до 6,5 C на 1км. В тропосфере сконцентрировано 75% массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию облаков. Поэтому тропосферу часто называют кухней погоды.

Верхней границей тропосферы является тропопауза- область, в которой температура перестает понижаться. В среднем она располагается на высоте 11км.

 Выше тропопаузы примерно до 50км простирается стратосфера. Для нее характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры (-56 C) до высоты примерно 25км. Выше температура начинает повышаться (в среднем на 0.6 C на каждые 100м) и на уровне стратопаузы (46-54 км) достигает 0 С.

Атмосфера регулирует тепловой режим Земли, она способствует перераспределению тепла по земному шару. Лучистая энергия Солнца – практически единственный источник теплоты для поверхности Земли. Она определяет и световой режим Земли. Лучистая энергия Солнца частично поглощается атмосферой. Достигшая поверхности Земли энергия частично поглощается почвой и водоемами, морями и океанами, частично отражается в атмосферу.

Нетрудно представить себе, каким был бы температурный режим Земли, если бы не было атмосферы: ночью и зимой она бы сильно охлаждалась за счет собственного излучения, а летом и днем перегревалась за счет солнечной радиации. Так происходит, например, на Луне, где нет атмосферы.

Значение атмосферы этим не ограничивается. Газовая оболочка – это «одеяло» Земли, предохраняющее ее от чрезмерного остывания и нагревания. Благодаря этому на Земле не бывает резких переходов от мороза к жаре и обратно. Если бы Земля не было окружена воздушной оболочкой, то в течение только одних суток амплитуда колебаний температура поверхности нашей планеты достигла бы 200 C: днем бы сильнейшая жара (более 100), а ночью – мороз (около 100 C). Еще большая разница была бы между зимними и летними температурами. В действительности, средняя температура Земли благодаря атмосфере составляет около 15 C.

 Газовая оболочка – надежный щит, который спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Верхние слои атмосферы частично поглощают, частично рассеивают эти лучи.

Атмосфера защищает нас и от «звездных осколков». Размеры метеоритов в подавляющем большинстве не превышают величины горошины. С огромной скоростью (от 11 до 64 км/с) они под влиянием земного притяжения врезаются в атмосферу планеты, раскаляются за счет трения о воздух и на высоте около 60-70 км большей частью сгорают. Если бы отсутствовала атмосфера, на Землю падали бы и крупные космические осколки. Когда число частиц, вторгшихся в атмосферу Земли, особенно велико, создается впечатление «звездного» дождя. Суеверные люди считали его «небесным знамением.» На самом деле в этом нет ничего сверхъестественного.

Велико значение атмосферы и в распределении света. Воздух атмосферы разбивает солнечные лучи на миллионы мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому привык человек.

Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые. Иногда цвет неба бывает не чисто голубым. Это зависит от количества и размеров примесей в атмосфере.

С высотой, по мере уменьшения плотности и засоренности воздуха, т.е. количества рассеивающих частиц, цвет неба становится темнее и переходит в густо-синий, а в стратосфере – в черно-фиолетовый. Благодаря атмосфере мы можем любоваться чудесными красками зари, золотистым светом Солнца. Летчики-космонавты рассказывают, что наша планета окружена ореолом нежно-голубоватого цвета, который постепенно темнеет, переходит в бирюзовый, синий, фиолетовый и, наконец, в черный цвет.

Атмосфера является той средой, где распространяются звуки. Без воздуха на Земле царила бы тишина. Мы не слышали бы ни друг друга, ни пения птиц, ни шума леса, ни воя ветра. Не была бы возможна человеческая речь.

Долгое время считали, что воздух не имеет массы. Только в XVIIв. Было доказано, что масса 1 м3 сухого воздуха, если его взвесить на уровне моря и при температуре 0 градусов, равна 1293г., а на каждый квадратный сантиметр земной поверхности приходится 1033г воздуха. Ладонь человека испытывает давление воздуха силой около 1481Н, а на тело человека воздух давит с силой более 1471 * 10^3 Н. Мы не замечаем этой огромной тяжести лишь потому, что все ткани нашего тела также насыщены воздухом, уравновешивающим внешнее давление. Как только это равновесие нарушается, наше самочувствие ухудшается: учащается пульс, появляется вялость, безразличие, притупляется острота ощущений. Такие же ощущения испытывает человек при погружении на большую глубину и подъеме на высокую гору.

Вверху давление воздуха и его масса уменьшаются: на высоте 20 км масса 1 м3 воздуха 43г, а на высоте 40 км – лишь 4 г.

Все процессы, развивающиеся в атмосфере, осуществляются за счет энергии, получаемой Землей от Солнца. Благодаря ей ежегодно с поверхности Земли испаряются многие миллиарды тонн воды. Атмосфера выполняет чрезвычайно важную роль парораспределителя влаги на земном шаре. Поступившая в атмосферу в виде пара вода переносится на огромные расстояния и затем снова выпадает на Землю. При самом слабом дожде (например, 1 мм осадков) на каждый квадратный метр поверхности приходится около 1 кг воды, а на 1 га – 10000 кг, или 10 т. Если учесть, что для испарения 1 г воды требуется около 2512 Дж теплоты, то станет ясно, какое огромное количество энергии затрачивается на процессы, совершающиеся в атмосфере.

Мировой автомобильный парк насчитывает свыше 600 млн. машин, сжигающих огромное количество ценных нефтепродуктов и одновременно наносящих ощутимый вред окружающей среде. В странах, где автомобилизация достигла апогея и подчас уродливые формы, население проклинает «чудовище», заполонившее улицы и дороги, отравляющее воздух, поглощающее топливные ресурсы, уносящее здоровье и жизнь тысяч людей. По данным Европейского бюро по охране окружающей среды, в трех самых загрязненных городах – Афинах, Ницце и Милане – увеличились случаи легочных заболеваний и возросла смертность. Так, главные проблемы Афин – загрязнение окружающей среды, большая концентрация транспорта и перенаселенность. Большинство жителей Афин считают, что сильная концентрация смога вызвана быстрыми темпами урбанизации за последние десятилетия. Выбросы автотранспорта, составляющие около половины атмосферных выбросов антропогенного происхождения, образуются из выбросов двигателя и картера автомашины, продуктов износа механических частей, покрышек и дорожного покрытия. В состав выбросов помимо азота, кислорода, диоксида углерода и воды входят такие вредные компоненты, как оксид углерода, углеводороды, диоксиды азота и серы, а также твердые частицы. К числу вредных компонентов относятся и твёрдые выбросы, содержащие свинец и сажу, на поверхности которой адсорбируются циклические углеводороды, ряд которых, согласно новейшим данным, обладает канцерогенными свойствами.

Предприятия металлургической, химической, цементной и других отраслей промышленности выбрасывают в атмосферу огромное количество золы, сернистых и других вредных газов, выделяющихся при различных технологических производственных процессах.

Процессы выплавки чугуна и стали сопровождаются выбросом в атмосферу различных газов. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества.

Производство цемента и строительных материалов загрязняет атмосферу различной пылью, т.к. основными технологическими процессами этих производств являются процессы измельчения и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов.

Химическая промышленность – это большая группа предприятий. Состав их промышленных выбросов весьма разнообразен, большинство соединений весьма токсичны для организма человека. Основными выбросами от предприятий химической промышленности являются оксид углерода, диоксиды азота, сернистый ангидрид, аммиак, пыль от неорганических производств, органические вещества.

Источники загрязнения атмосферного воздуха в сельской местности – это животноводческие и птицеводческие фермы, промышленные комплексы по производству мяса, предприятий районного объединения Госагропрома, энергетические и теплосиловые предприятия, пестициды, применяемые в сельском хозяйстве. В районе расположения помещений для содержания скоты и птицы в атмосферный воздух могут поступать и распространяться на значительное расстояние аммиак, сероуглерод и другие дурно пахнущие газы.

К источникам загрязнения атмосферного воздуха пестицидами относятся склады, протравливание семян и сами поля, на которые в том или ином виде наносятся пестициды и минеральные удобрения. При протравливании   семян   загрязнение атмосферного воздуха прослеживается на значительном расстоянии.

Загрязнение окружающей среды, и в особенности воздуха, выбросами промышленных предприятий, автомобильного транспорта вызывает в последние годы все большее беспокойства людей во многих странах. По оценкам экспертов ООН, в атмосферу Европы, США и Канады ежегодно выбрасывается около 100 млн. т одних только соединений серы. Значительная часть этих выбросов, соединяясь в атмосфере с водными парами, выпадает затем на землю в виде так называемых кислотных дождей. Эти вредные и для человека, и для природы выбросы могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстояния. Установлено, что кислотные дожди снижают устойчивость человеческого организма к простудным заболеваниям, ускоряют коррозию конструкций из стали, никеля и меди, разрушаются песчаник, известняк и мрамор, зачастую наносят непоправимый ущерб зданиям и памятникам культуры.

По имеющимся оценкам, ущерб от «кислотных дождей» исчисляется огромными цифрами.

Вредоносные последствия загрязнения среды сказываются и на территории нашей страны. Согласно данным Европейской экономической комиссии ООН, с запада на восток через границу в воздушных потоках идет в 4 раза больше серы, чем в обратном направлении. К выбросам в атмосферу соединений серы добавляются выбросы таких потенциально вредных веществ, как соединения азота, тяжелые металлы – ртуть, свинец, кадмий. Около 8 тыс. детей в возрасте от одного до девяти лет страдают от серьезных заболеваний, вызванных свинцовым отравлением. В результате обследования медики пришли к заключению, что повышенное присутствие этого металла в окружающей среде оказало отрицательное воздействие на головной мозг: у многих детей отмечены умственная заторможенность, признаки расстройства центральной нервной системы. Поражены также почки, печень и другие важные органы.

Загазованный, запыленных воздух значительно укорачивает срок службы городских зданий: дополнительные затраты на их ремонт ежегодно исчисляются миллиардами рублей. То же можно сказать о промышленности. Например, зола, выбрасываемая предприятиями, не так уж безобидна и для них самих. Она способствует ускоренному абразивному износу подвижных частей оборудования, образованию ржавчины. Украинские ученые подсчитали, что увеличение выброса золы в атмосферу на 1 тыс.т в условиях такого города, как Луганск, ведет к удорожанию продукции, выпускаемой на предприятиях города, почти на 0.5 млн руб. Не в меньшей мере пыль и копоть противопоказаны сельскому хозяйству: в условиях Донбасса при сильной запыленности и загазованности и по мере приближения посевов к источникам выбросов урожай зерновых снижается в среднем на 20%.

Состояние атмосферного воздуха с точки зрения его загрязненности различными примесями антропогенного происхождения характеризуется выраженной территориальной дифференциацией.

Наибольшим уровнем загрязнения отличаются приземные слои атмосферного воздуха в районе Пятигорска, суммарные валовые выбросы в котором достигают 29793, 0 тонн/год, в том числе взвешенные вещества – 1954 тонн/год, двуокись азота – 1936 тонн/год, окись углерода – 19486 тонн/год, кроме того в атмосферный воздух города поступают: сернистый ангидрид, бензин, ацетон, толуол, уксусная, серная и азотные кислоты и другие вредные компоненты.

 Высоким  уровнем  расчетных концентраций вредных веществ характеризуется район «Скачек»,  Лермонтовского разъезда, где превышение предельно допустимых концентраций может достигать при неблагоприятных метеорологических условиях для рассеивания 10-20 раз, а также центральная зона города, где превышение предельно допустимых концентраций по такому токсичному химическому веществу, как хромовый ангидрид может достигать 6-ти раз, а по сумме веществ (сернистый ангидрид, двуокись азота, окись углерода, фенол) – до 8-ми раз. Кроме того, практически вся территория города находится в расчетных зонах загрязнения взвешенными веществами и цементной пылью, максимальные концентрации которых могут превышать гигиенические нормативы в 17-25 раз на территории жилой застройки и в 3-9 раз в пределах курортной зоны.

Таким образом, как следует из этого, наиболее неблагоприятное состояние атмосферного воздуха отмечается не только над рядом густонаселенных жилых районов города Пятигорска, но и над районами концентрации санаторно-курортных учреждений.

Величина суммарного уровня загрязнения атмосферного воздуха г. Пятигорска, определенная по расчетным концентрациям с учетом всего состава загрязняющих веществ, а также классов опасности их для здоровья человека, выраженная в условных единицах,  достигает практически 60 единиц, что достаточно сопоставимо с уровнями фактического суммарного загрязнения воздушной среды ряда крупных промышленных центров страны и характеризует степень неблагополучия качества воздушной среды города-курорта Пятигорска.

Степень загрязнения воздушного бассейна остальных городов-курортов выбросами вредных веществ существенно меньшая, нежели в городе Пятигорске, различаясь с последним, по крайней мере, на порядок. Валовые выбросы вредных веществ в атмосферу г. Кисловодска составляют 8500 тонн/год, Ессентуков – 8300. Относительно высокие уровни загрязнения имеют: центральная часть г. Кисловодска и район его северной промзоны, где уровни загрязненных веществ могут достигать, например, по стиролу – 14,9 ПДК, по диметилакрилату – 1,8 ПДК, по бутилацетату – 1,3 ПДК; в Ессентуках – практически вся Заполотнянская часть города, включая территорию курортного комплекса, где уровни концентрации загрязняющих веществ могут достигать, например, по цементной пыли – 20,0 ПДК, по этилацетату – 25,0 ПДК. В Железноводске – западная часть города, где концентрации вредных веществ могут достигать, к примеру, по цементной пыли – 15,0 ПДК, по стиролу – 2,5 ПДК, что представляет потенциальную опасность на территории в районе горы Медовой. Соответственно, величины суммарного уровня загрязнения  по расчетным концентрациям всего состава загрязняющих веществ могут достигать для города Кисловодска – 13,5, для Ессентуков – 28,0 и для Железноводска – 15,0 условных единиц.

Уровень загрязнения атмосферного воздуха городов района, выполняющих функции хозяйственно-обслуживающих центров этой территории, характеризуются следующими величинами: валовые выбросы вредных веществ в атмосферу г. Минеральные Воды составляют – 15395 тонн/год,  Лермонтова – 1782, Георгиевска – 20289. Наиболее высокую степень загрязнения имеют: северо-западная часть города Минеральные Воды, где концентрация вредных веществ может достигать по двуокиси азота – 9,5 ПДК, по сероводороду – 2,5 ПДК и т.д.  В Лермонтове – северо-западная часть города, где уровни концентрации могут достигать по фтористому водороду – 1,15ПДК, по взвешенным веществам – 1,2 ПДК, по сумме сернистого ангидрида и двуокиси азота – 4,5 ПДК. В Георгиевске – северо-восточная и северо-западная части города, где уровни концентрации могут достигать по двуокиси азота – 4,4 ПДЕ, по фурфуролу – 1,8 ПДК, по сумме двуокиси азота, сернистого ангидрида и фенола – 6 ПДК. Соответственно, Ксум. Составляет: для Минеральных Вод – 20,2, для Лермонтова – 5,6, для Георгиевска – 12,8 условных единиц.

С учетом вклада промышленных и сельскохозяйственных предприятий, расположенных на межгородских территориях Кавказско-Минераловодской группы курортов, а также межгородского транспорта, общих объем выбросов вредных веществ в атмосферу в границах четырех административных районов равен 100452,6 тонн/год, где собственный вклад хозяйства административных районов составляет:

-по Предгорному району – 1364 тонн/год, в т.ч: по взвешенным веществам 43, по окиси углерода – 9841, по двуокиси азота – 782 и по углеводородам – 1590 тонн/год.

Характер территориального распространения загрязнений атмосферного воздуха показывает существенное совокупное влияние всей суммы источников загрязнения воздушного бассейна, расположенных в городах района, на межгородские территории. Это влияние образует определенный ареал, окружающий города, площадью, по меньшей мере, около 57,0 тыс. га. (без учета собственной территории городской застройки), в пределах которого расчетный уровень загрязнения воздушной среды суммой газообразных веществ (сернистый ангидрид и двуокись азота) может существенно превысить их предельно допустимые концентрации (до 5-ти раз).

Высокое для бальнеоклиматического района содержание в атмосферном воздухе названных выше химических ингредиентов в величинах выше 0,5 гигиенических ПДК отрицательным образом отражается на состоянии растительности, вызывая ее угнетение и снижение ее таких важных для этой территории функций, как участие в формировании микроклимата и обогащения воздуха фитонцидами.

Площадь ареала с уровнем загрязнения названными веществами выше 0,5 ПДК составляет более 200,0 тыс. га. Столько значительное территориальное распространение загрязнения атмосферного воздуха указывает на опасность утраты такого важного качества как чистота воздушного бассейна, которую следует рассматривать как важнейший целебный ресурс этой территории.