Лекция 2. Экология атмосферы

1.

ЭКОЛОГИЯ АТМОСФЕРЫ

2.

Тропосфера – 11 – 15 км, приземная часть атмосферы,
где обитает большинство живых организмов и человек,
Сосредоточено 80 % всей массы, находится большая
часть космической и антропогенной пыли
Стратосфера – до 50 – 55 км
Мезосфера – до 85 км
Ионосфера (термосфера) – до 800 км,
Характерно значительное повышение температуры,
до 1000 ⁰С
Экзосфера – 800 – 2000 км

3.

1 азот – 78 %
2 кислород – 21 %
3 углекислый газ – 0,033 %
4 все остальные газы – 1 %.
Состав воздуха в тропосфере по высоте практически не меняется,
меняется лишь давление.

4.

1 Подержание теплового режима на планете
2 Защита всего живого
космических лучей
от
губительного
воздействия
3 Гигантская емкость газообразных биогенных веществ
4 Среда обитания большого числа животных и птиц
5 Приемник и нейтрализатор отходов производства

5.

Загрязнение атмосферы –
привнесение
в атмосферу или
образование в ней физико-химических соединений, агентов или веществ,
обусловленное как природными, так и антропогенными факторами.
По характеру влияния на атмосферу: химические, механические,
акустические, тепловые, электромагнитные, радиоактивные и световые.
По происхождение: естественные (вулканические выбросы, лесные
пожары, морские штормы и тайфуны) и антропогенные (связанные с
деятельностью человека, преобладают над естественными, приобретая
глобальный характер).
Источники
загрязнений,
к основным источникам
транспорт,
теплоэнергетика,
промышленные
предприятия,
хозяйство.
Выделяют: стационарные (труба промышленного предприятия);
мобильные (автотранспорт, самолеты).
относятся
сельское

6.

1 В случае превышения ПДК. Загрязняющие вещества могут оказывать
непосредственное действие на людей, животных и растения, нарушать
функционирование экологических систем.
2 Смоги – сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных
центрах, обусловленное застаиванием больших масс воздуха. Высокие
концентрации оксидов азота локализуются вблизи источников выбросов и
приводят к появлению смога.
Смог вызывает удушье, приступы астмы, аллергические реакции, раздражение
глаз, повреждение растительности, зданий и сооружений.
Ледяной смог возникает при очень низких температурах
и антициклоне.

7.

Обычный (влажный, лондонский) смог – это смесь дыма, тумана и
пыли, образуется в промышленных центрах и
городах с неблагоприятными метеоусловиями
(высокая влажность и частые туманы).
Главные токсические компоненты – углекислый
газ и диоксид серы,
наблюдается температурная инверсия..
Фотохимический (лос-анджеллеский) смог – вторичное загрязнение
воздуха, возникающее в процессе разложения
первичных загрязняющих веществ солнечными
лучами при определенной физико-географической
обстановке: высокая концентрация оксидов азота
в условиях интенсивной солнечной
радиации и безветрия.
Главный ядовитый компонент смога – озон.

8.

3 Кислотные осадки. Кислотными называют любые осадки (дождь, снег,
оса, туман), кислотность которых выше нормы.
В отсутствие загрязнителей у дождевой воды слабокислая реакция, рН = 5,6,
поскольку в воде легко растворяется углекислый газ из воздуха, образуя слабую
угольную кислоту.
Образуются кислотные дожди при промышленных
выбросах в атмосферу оксидов серы и азота,
которые соединяясь с атмосферной влагой
дают серную и азотную кислоты.
Основными источниками оксидов являются: транспорт,
электростанции, выбросы промышленных предприятий.
Рекорд – шотландский город Питлохри, где в 1974 году
прошел дождь с рН =2,4.

9.

Последствия кислотных дождей:
- воздействие на водные экосистемы
(невозможность размножения рыб);
- воздействие на растения (нарушение
воскового налета);
- закисление почв;
- разрушение строительных конструкций.
- приступы астмы, бронхита
Решение проблемы:
- сокращение выбросов кислотообразующих
веществ (переход на дрогой вид топлива,
использование очистных сооружений,
альтернативные источники энергии0
- известкование почвы и озер

10.

4 Парниковый эффект (потепление климата).
Предполагаемое потепление климата за счет
повышения содержания в атмосфере газов,
при этом световая энергия переходит в тепловую,
а именно эти газы поглощают инфракрасное излучение.
газ
Парниковые газы:
- водяной пар (основной естественный парниковый
газ, 60 % эффекта);
- углекислый газ (вулканические выбросы,
жизнедеятельность организмов, деятельность
человека);
- метан (вулканическая деятельность, антропогенное образование: рисоводство,
горение лесов, пищеварительная ферментация у скота);
- озон;
- монооксид углерода;
- фреоны.

11.

Последствия парникового эффекта:
- сокращение дождей в засушливых районах,
образование пустынь
- при повышении температуры не все животные
смогут адаптироваться к условиям обитания;
- повышение уровня моря, затопление участков
суши, следовательно сократятся жилые земли.
Решение проблемы?.....
- программа «декарбонизация» (зеленые технологии,
альтернативные источники топлива);
- сокращение вырубки лесов, особенно тропических.
Положительные последствия парникового эффекта:
- увеличение концентрации углекислого газа – ускорение фотосинтеза;
- увеличение продолжительности вегетационного периода в средних широтах

12.

5 Нарушение озонового слоя. Озоновый слой (особая форма
кислорода) образуется в стратосфере, на высоте 25 км,
толщина озонового слоя 2 – 4 мм.
Функция – защита всего живого от УФ-излучения
(растения теряют способность к фотосинтезу,
у людей наблюдается рост заболеваний раком
кожи и глаз)
Озоновые дыры – феномен разрыва озонового
слоя Земли, пространство в озоновом слое с заметно
пониженным (до 50 %) содержанием озона.
Первая озоновая дыра была обнаружена
над Антарктидой
в начале 80-х гг. XX века

13.

Источники разрушения озонового слоя
- естественные (газы, образующие в результате извержения вулканов,
газы гидротермальных источников)
- антропогенные:
- полеты сверхзвуковых летательных аппаратов и ракет;
- автотранспорт;
- выбросы промышленных предприятий;
- сброс в атмосферу хлорфторуглеводородов (фреоны).

14.

Решение проблемы:
- заменить фреоны на другие хладагенты, не содержащие хлор;
- новые посадки лесов;
- снизить выбросы оксидов азота наземными промышленными,
энергетическими и транспортными системами;
- производить озон непосредственно в атмосфере????
В 1994 Генеральная Ассамблея провозгласила 16 сентября
Международным днем охраны озонового слоя, который
отмечается в память о дне 1987 года, когда был подписан
Монреальский протокол по веществам, разрушающим
озоновый слой
Восстановление возможно к 2048 году….

15.

ПДК – предельно-допустимая концентрация примесей в
атмосфере
–
максимальная
концентрация
примесей
в
атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения,
которая при периодическом воздействии или на протяжении всей
жизни человека не оказывает на него вредных воздействий,
включая отдельные последствия, и на окружающую среду
целом
в

16.

Санитарная оценка воздушной среды проводится с учетом
принципа раздельно нормирования загрязняющих веществ:
- Предельно допустимая концентрация вредного вещества в
воздухе рабочей зоны (ПКД р.з.) – это максимальная концентрация,
которая при продолжительности работы не более 41 часа в неделю на
протяжении всего рабочего стажа не вызывает заболеваний или
отклонений в состоянии здоровья
- Предельно допустимая концентрация вредного
атмосферном воздухе населенных пунктов
вещества в

17.

Для каждого вещества устанавливается два норматива:
максимально разовая и среднесуточная ПДК:
- максимально разовая ПДК (ПДКмр) – устанавливается для
предупреждения
рефлекторных
реакций
у
человека
при
кратковременном воздействии атмосферных загрязнений (до 20 –
30 минут), определяется в процессе наблюдений над людьми.
-
среднесуточная ПДК (ПДКсрс), для ее установления
проводят
токсикологический
моделируются
веществом.
условия
эксперимент,
контакта
человека
в
с
котором
изучаемым

18.

Для определения области рассеивания концентрации вредного вещества применяют
понятие – предельно допустимый выброс (ПДС) – максимальное значение приземной
концентрации вредного вещества при выбросе газовоздушной смеси из одиночного
точечного источника с круглым устьем на расстоянии Хм (м) от источника при
неблагоприятных метеорологических условиях определяется по формуле :

19.

Примеси в атмосфере – рассеянные в атмосфере вещества, не
содержащиеся в ее постоянном составе.
При совместном присутствии в атмосферном воздухе нескольких
веществ, обладающих суммацией действия, сумма их концентраций не
должна превышать единицы при расчете:
Сn
С1
....
1,
СПДК1
CПДКn
где С1, Сn – концентрация веществ, загрязняющих атмосферу и
обладающих суммацией действия
СПДК1, СПДКn - ПДК веществ, загрязняющих атмосферу и
обладающих суммацией действия

20.

- загрязнение атмосферы выбросами от автотранспорта доходит
до 80 % в крупных городах;
- выбросы от мобильного источника более вредные, чем от
стационарного (выброс происходит на высоте среднего роста
человека, мобильный источник проедет везде);
- основные загрязнители: монооксид углерода, оксиды азота,
углеводороды, сажа,……(до 200 наименований);
- автомобиль потребляет кислород
(автомобиль, проехавший 900 км
потребляет кислорода, сколько
человек расходует на дыхание за год)

21.

Решение проблемы:
- совершенствование двигателя внутреннего сгорания;
- альтернативные виды топлива (природный газ, жидкий водород,
этиловый спирт);
- нейтрализаторы выхлопных газов (лучше платиновые);
- электрический транспорт;
градостроительные
мероприятия
(объездные
дороги,
автоматизированные системы регулирования движения, специальные
приемы застройки);
- регулирование на уровне законодательства норм выбросов вредных
веществ в атмосферу;
- мониторинг атмосферного воздуха в местах
скопления автотранспорта;
- максимум зеленых насаждений вдоль дорог

22.

I.
Безотходное
производство,
разработка
новых
технологий (зеленые технологии).
Метод
производства
продукции
(процесс,
предприятие,
территориально-производственный комплекс), при котором все
сырье и энергия используются наиболее рационально и
комплексно в цикле:
Сырьевые ресурсы – производство –
потребление – вторичные ресурсы
и любые воздействия на окружающую среду не нарушают ее
нормального функционирования или сведены к минимуму

23.

II. Очистка газопылевых выбросов – отделение от газа или
превращение в безвредное состояние загрязняющего вещества,
выбрасываемого промышленным источником.
Очистка воздуха от примесей представляет собой процесс получения
этой примеси в чистом или хотя бы в концентрированном виде.
Метод обезвреживания выбросов – перевод токсичных примесей,
содержащихся в газовом потоке, в менее вредные или в практически
безвредные.
Выбор способа пылеулавливания и типа пылеулавливающего аппарата
определяется размером взвешенных в газах частиц пыли, ее свойствами,
температурой и влажностью газов, стабильностью технологического
режима работы аппаратуры.

24.

- крупнодисперсная пыль, d > 100 мкм, пылеосадочные камеры,
поступает использованный
воздух, выходит очищенный.
Пыль улавливается жидкостью,
подаваемой на орошение

25.

- среднедисперсная пыль, d = 10 – 100 мкм, циклоны,
Отделение частиц основано
на использовании силы инерции
частиц, которую они приобретают
при движении в центробежном поле.
Для предотвращения вторичного
уноса газом частиц пыли применяются
мокрые циклоны

26.

- мелкодисперсная пыль, d < 10 мкм, фильтры (тканевые,
электрофильтры)
Работа их основана на
фильтровании воздуха через
пористую перегородку, в процессе
которой твердые частицы примесей
задерживаются на ней.

27.

- очистка выбросов от газообразных примесей:
а) абсорбция – разделение газовоздушной смеси на составные
части путем поглощения одного или нескольких газообразных
поглотителем с образованием раствора;
б) хемосорбция – поглощение газов или паров твердыми или
жидкими поглотителями с образованием химических соединений;
в) адсорбция – селективное извлечение из газовоздушной смеси
отдельных компонентов на основание физических свойств;
г) каталитический метод – токсические компоненты
газовоздушной смеси взаимодействуют со специальным
веществом – катализатором и превращаются в безвредные
д) термический метод – требует поддержания очищаемого газа
и наличие достаточного количества кислорода

28.

III. Выброс через высокие трубы.
Высота подъема зависит от турбулентности,
возрастает с увеличением скорости
протекания газа, уменьшается с ростом
температуры и горизонтального движения
ветра. Высота трубы зависит от
класса опасности предприятия, может быть от 50 м ….
IV. Санитарно-защитные зоны.
СЗЗ (красная линия застройки).
Специальная территория с особым режимом
использования, которая устанавливается вокруг
объектов и производств, которые являются
источника отрицательного воздействия на
окружающую среду и здоровье человека.
Размеры СЗЗ определяются классом опасности
предприятия

29.

1. Причины загрязнения атмосферы автотранспортом в
России.
2. Почему в составе выхлопных
содержатся соединения азота.
газов
автотранспорта
3. Приведите примеры безотходных технологий