Характеристика состава атмосферного воздуха.

Важнейшие климатические и экологические особенности Земли в решаю-щей степени определяются наличием и свойствами газовой оболочки –атмо-сферы. Благодаря специфическому газовому составу, способности поглощать и отражать солнечную радиацию, озоновому слою, в котором задерживается основная часть коротковолнового излучения Солнца, благоприятному темпе-ратурному режиму и присутствию водяного пара, атмосферу можно назвать одним из главных источников жизни на Земле.

В настоящее время к естественным факторам изменчивости атмосферы (колебания температуры, давления, плотности, имеющими место в тропосфе-ре, а также гравитационным воздействием Луны и Солнца, вызывающи атмо-сферные приливы в стратосфере) добавился антропогенный фактор, связан-ный с прогрессирующим ее загрязнением.

Вещества-загрязнители бывают двух видов: газы и аэрозоли. К основным загрязнителям атмосферы относятся оксид углерода, оксиды азота и серы, ма-лые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температур-ный режим тропосферы: диоксид азота, фреоны, метан и тропосферный озон. около 2% общей массы выбросов в атмосферу составляют вещества с высо-кой токсичностью (сероуглерод, фтористые соединения, бенз(а)пирен, сероводород).

Газообразные азотсодержащие соединения (оксид азота, аммиак) содер-жатся в промышленных выбросах, образующихся при сжигании органичес-кого топлива (уголь, бензин, мазут), а также продуцируются анаэробными бактериями. Ежегодное поступление в атмосферу азота, образующегося глав-ным образом вследствие деятельности анаэробных микроорганизмов, изме-ряется величиной, близкой к 5*10⁹т. Однако аммиак- нестойкое соединение. Оно быстро превращается в различные нитраты, содержащиеся в выпадаю-щих атмосферных осадках, что в последствии может вызвать эвтрофикацию водоемов.

Из естественных и антропогенных источников в атмосферу ежегодно пос-тупают сотни миллионов тонн аэрозолей. К естественным источникам отно-сятся пыльные бури, вулканические извержения и лесные пожары. Газообра-зные выбросы также приводят к образованию в атмосфере аэрозолей. Хотя время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутка-Ми, их влияние может снизить среднюю температуру воздуха у земной по-верхности на 0, 1-0, 3⁰С. Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива либо содержащиеся в промышленных выбросах.Их мине-ральный состав многообразен: оксиды железа и свинца, силикаты, сажа.Пыль, осаждающаяся в индустриальных районах, содержит до 20% оксида железа, 15% силикатов и 5% сажи, а также примеси различных металлов (свинец, ванадий, молибден, мышьяк, сурьма и т.д.). В выбрасываемых в атмосферу

аэрозолях присутствуют также хлор, бром, ртуть, фтор и другие элементы и соединения, опасные для здоровья человека.

Концентрация аэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с интенсивным автомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской местности. Среди аэрозолей антропогенного происхождения особую опас-ность для биосферы представляет свинец. Его концентрация изменяется от 0, 00001 в незаселенных районах до 0, 0001 мг/м³ для селитебных территорий.

Аэрозоли оказывают влияние и на спектральные характеристики стратосферы, вызывая опасность повреждения озонового слоя. Непосредст-венно в стратосферу аэрозоли поступают с выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы, диффундирующие в стратосфере.

На практике для определения степени загрязнения атмосферного воздуха используют два вида нормативов: ПДК_СС и ПДК_МР. Максимальные разовые концентрации таких загрязнителей воздуха как пыль, оксид углерода, диок-сид азота, аммиак, сероводород, фенол, фторид водорода, превышают установленные нормативы в 75% городов, контролируемых по данным при-месям. Во многих городах зарегистрировано превышение загрязнений в5-10 раз и более, при этом во многих городах воздух загрязнен сразу несколь-кими вредными веществами. К таким городам относятся Братск, Екатеринбург, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Новокузнецк, Норильск и многие другие.

На загрязнение воздушного бассейна большое влияние оказывает выпадение кислотных соединений. Так, сернокислотные выбросы Норильска доносятся сернокислотными дождями до Канады. В районе Норильска сер-нокислотные осадки отравили тундру, озера, животный мир вокруг на многие километры. Кислотные осадки выпадают чаще всего в городах, расположен-ных в зоне действия предприятий цветной металлургии и химической пере-работки сернистого газового конденсата, а также на траекториях атмосферного переноса от этих предприятий.

Под влиянием промышленных выбросов и условий регионального и гло-бального рассеяния загрязняющих веществ формируется фоновое техногенное загрязнение атмосферы.

Так, содержание диоксида серы в атмосфере фоновых районов европейс-кой территории России в холодный период года изменяется от 0, 0046 мг/м³

На северо-западе до 0, 001 мг/м³ в юго-восточной части региона, сульфатов – от 0, 01 до 0, 007 мг/м³. В теплый период года концентрация диоксида серыв 2-8 раз ниже. Это обусловлено ухудшением метеорологических условий рассеяния примесей зимой, увеличением количества промышленных выбро-сов, замедлением химических процессов трансформации веществ при низкой температуре воздуха.

На азиатской территории России фоновые концентрации диоксида серы и сульфатов в равнинных районах составляют 0, 001- 0, 002 мг/м³.

Преобладающим источником пыли в фоновых районах является подсти-лающая поверхность.

Заметный вклад в загрязнение атмосферного воздуха микроэлементами антропогенного происхождения в фоновых районах вносит свинец. Его среднегодовая концентрация на западе европейской территории России составила 8-15 нг/м³, а в Сибири (Баргузинский заповедник) -3, 7 нг/м³.

Катастрофическое ЗАГРЯЗНЕНИЕ Глобальное Региональное Локальное

Случайное

Природное Первичное Антропогенное Промышленное

Естественное Вторичное Эксплуатационное

Сельскохозяйственное

Физическое Физико-химическое Химическое Биологическое

Радиоактивное Аэрозольное Тяжелые металлы Биотическое

Радиационное Пестициды Микробиологическое

Световое Отдельные хими-

Тепловое ческими веществами

Шумовое

Электромагнитное Стойкое

Разрушаемое биологи-

ческими процессами

Космоса Атмосферы Городской среды

Гидросферы Внутриквартирное

Мировой океан

Подземные воды

Почвы

Рисунок 2. Схема форм загрязнения.

Рисунок 1. Принципиальная схема взаимодействия основных

факторов в системе «общество-окружающая среда»