Атмосфера - биосфераның негізгі құрамды бөлігі

Қазақстан Республикасы Білім және Ғылым министрлігі

Ш. Есенов атындағы «Каспий мемлекеттік технологиялар  және инжиниринг университеті»

«Мұнай және газ» институты

«Экология және өмір қауіпсіздік» кафедрасы

 

 

 

 

 

 

 

 

Экология және тұрақты даму пәнінен

Тақырыбы:  «Атмосфера, биосфераның негізгі құрамды бөлігі»

 

 

 

 

 

 

 

Орындаған: С-08-01 тобының

студенті Қозибағарқызы  Е.

Тексерген: аға  оқытушы

Серікбаева  С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ақтау 2011

 

      

       Атмосфера ауасы. Атмосфера – бүкіл әлемнің тіршілік тынысы. Атмосфера ауасының шекарасы болмайды. Ол жер шары халықтарының ортақ байлығы болғандықтан оның сапасы, тазалығы адамзат үшін ешнәрсеге теңгерілмейтін биосфераның құрамдас бөлігі. Оның массасы 5,157*10 15-ші дәрежесі т. тең. Атмосфера бірнеше қабаттан – тропосфера, озон, стратосфера, мезосфера және экзосферадан тұрады. Әрбір қабаттың өзіне тән атқаратын қызметі, газдық құрамы, тіршілік нышаны болады. Әсіресе, трофесфера мен озон қабатының тіршілік үшін маңызы ерекше.

       Бүгінгі  таңда атмосфера ауасының тазалық  сапасы бұрынғы кезден ауытқуда. Оның негізгі себептері – ауаға адамның іс-әрекетінен болатын әр түрлі газдардың шығарылуы. Оларды біз – ауаны ластағыш заттар дейміз.

     Негізінен  атмосфераның адам үшін атқаратын  қызметі өте жоғары. Атмосфера  – бүкіл әлемді таза ауамен қамтамасыз ете отырып, тіршілікке қажетті газ элементтерімен (оттегі, азот, көмірқышқыл газы, аргон т.б.) байытады және Жерді метеорит әсерлерінен, күн және ғарыштан келетін түрлі зиянды сәулелерден қорғайды, зат және энергия алмасуларды, ауа райының қызметін реттеп, жалпы жер шарындағы тұрақтылықты үйлестіріп отырады.

       Бірақта, адам баласы үшін орасан зор пайдалы ауа бассейні соңғы жылдары күрделі өзгерістерге ұшырап отыр. Ең бастысы ауаның ластануы. Атмосфера ауасының сапалық күйінің көрсеткіштері оның ластану дәрежесі болып саналады. Егер атмосфера ауасында ластағыш заттардың шекті мөлшерді концентрациясы қалыпты құрамнан асып кетіп сай келмесе, онда ауаның ластанған деп санайды.

       Ластағыш  заттардың  негізгі көздері  - өнеркәсіп, автокөліктер, зауыт, жылу энергетикасы, соғыс қаруларын сынау, космос корабльдері мен ұшақтар т.б. Жоғарыда аталған объектілерден атмосфераға түскен заттар ауа құрамындағы компоненттерінің қатысуымен химиялық немесе фотохимиялық өзгерістерге ұшырайды. Содан соң пайда болған химиялық өнімдер суға, жерге түсіп, барлық организмдерді, ғимараттарды, құрылыс материалдарын бүлдіреді.

       Атмосфера  құрамындағы оттегі мен көмірқышқыл  газының тұрақты болуы жалпы  ауа бассейінінің тепе-теңдігіне  әсер етеді. Мәселен, оттегі тірі организмдер үшін тыныс алуды қамтамасыз ете отырып, топырақ пен судағы бүкіл химиялық реакцияға қатысады. Оттегі жетіспеген жағдайда жануарлар мен адамдар тұншыға бастайды. Оның өндіруші көзі – жасыл өсімдіктер әлеміндегі үздіксіз жүріп жатқан фотосинтез процесі. Көмір-қышқыл газының да ауадағы шекті мөлшері көбейсе адамдар мен жануарлардың тыныс алуы нашарлайды. Содан ауа құрамындағы негізгі екі газдың тепе-теңдік мөлшері қатаң сақталуы тиіс. Міне,осы жағдайлардан бүкіл әлемдік атмосфера экологиялық дағдарысқа ұшырап отыр. Ауаны ластауға жер шарындағы мемлекеттер өзінің экономикалық даму деңгейіне қарай түрліше

 

 

 үлес қосып отыр.

       Біздің республикамызда  атмосфера ауасына шығарылатын  зиянды заттар мен газдар, т.б.  бөгде химиялық қосылыстар. Қазгидромет ғылыми-зерттеу институтының үнемі бақылауында болып отырады. Ол көрсеткіштер әр жылға және тоқсанға жіктеліп «Ақпараттық экологиялық бюллетень» журналы арқылы көпшілікті хабардар етеді.

       Атмосфераның  ластану индексін (АЛИ) бағалау  бойынша 1995 – 2000 жылдар аралығында ауасы ең көп ластанатын қалаларға: Лениногор, Зырян, Өскемен, Жезқазған, Балхаш, Қарағанды, Павлодар, Екібастұз, Теміртау, Алматы қалалары жатады. Әрине бұл көрсеткіштер үнемі өзгеріп отырады. Өйткені аталған қалалардағы өнеркәсіптің т.б. ластану көздерінің жұмыс істеу қарқыны бірдей емес. Мәселен, 1995 жылдары ең көп ластанған қалалардан бірінші орынға Жезқазған, Балхаш қалалары шықса, ал 1999 – 2000 жылдары Лениногор мен Өскемен шығып отыр. Бұл жерде қара және түсті металлургия кәсіпорындарынан шығатын қоқыс көп. Алматы мен Зырян қалалары негізінен зиянды заттарды сейілтуге метрологиялық жағдайы қолайсыз болуда.

       Республика жағдайында  атмосфераның ластануына өнеркәсіптердің  техникалық жағынан мамандануы  нашар. Яғни, ескірген технологиялық процестер нәтижесінде құрамында қатты және сұйық бөлшектері бар газ тәрізді заттар орасан көп мөлшерде бөлінеді, әрі осы химиялық қосылыстар өте қауіпті улы келеді. Олар негізінен күкірт диоксиді, көміртегі оксиді, азот оксиді, күкіртті сутегі, аммиак және әр түрлі қатты және сұйық заттар.

       Тұрақты көздерден  атмосфераға шығатын зиянды заттардың  мөлшері қалалар бойынша: Павлодар ( 763,0 мың т. ), Қарағанды ( 601,6 мың  т. ), Жезқазған ( 487,0 мың т. ), Шығыс Қазақстан қалаларында ( 170,0 мың т. ), Қостанай ( 170,0 мың т. ), Ақмола ( 120,0 мың т. ), Атырау ( 90,0 мың т. ) облыстары болды. Бұл аймақтарда жылу энергетикасы, металлургия, мұнай-газ кәсіпорындары шоғырланаған. Сондықтан, атмосфераға көтерілген қоқыстар мен газдардың көпшілігі осы облыстар мен қалалардың аумағына түсіп, өсімдіктерді, суды, жер ресурстарын, ғимараттарды жалпы қоршаған ортаны ластап жатыр. Қазгидромет мәліметі бойынша республиканың әрбір километріне жылына орта есеппен 1,13 тонна зиянды заттар келетіні байқалған.

       Қазақстан жағдайында  көптеген қалалардың ауа бассейні  автокөліктерден шығарылатын зиянды  заттармен ластанып отыр. Мәселен,  автокөліктерден бөлінетін қоқыс  заттар қалалар бойынша Қостанай ( 119,4 мың т. ), Оңтүстік Қазақстан  ( 87,3 мың т. ), Алматы ( 85,0 мың т. ), Павлодар (74,7 мың т. ), Көкшетау ( 53,6 мың т. ) көрсеткішке жетіп отыр. Автокөліктерден бөлінетін көміртегі оксиді барлық шығарылатын заттардың 70 – 80 % алып отыр.

 

 

 

       Соңғы 2000 жылдық мәліметі бойынша Өскемен қаласының ауасында күкірт диоксиді және фенол, формальдегид, азот диоксиді қалыпты деңгейден 1 – 4 ПДК-ға жетіп отыр. Сол сияқты ауаның ластануы Ақтау, Теміртау, Шымкент, Тараз қалаларында өсе түсуде. Әсіресе, улы формальдегид ( ПДК 3 есе  көбейгені ) – Шымкент, Тараз және Петропавл қалаларында байқалып отыр. Ауадағы аммиак пен фенолдың мөлшері Теміртауда ( 2,3 ПДК ), Петропавлда ( 3 ПДК ) жетсе, ал Астанада фторлы сутегі 4 ПДК мөлшерін көрсетуде.

       Қазақстан жағдайында  ауа бассейінің ластануы көбінесе қатаң континентальды ауа райына да байланысты. Жауын-шашын мөлшері өте аз болғандықтан, ауаның табиғи тазаруы нашар. Оның үстіне үнемі соғатын күшті желдер біркелкі емес. Мәселен, Алматы, Шымкент, Лениногор, Зырян қалаларының ауа бассейіндерінде табиғи ауа ағыстары болмайды, соның есебінен қалалар үнемі қалың зиянды улы тұмшамен оранып жатады.

       Ауа бассейнінің құрамында ауыр металдардың болуы да өте қауіпті. Әсіресе, қорғасын, мырыш, сынап мөлшері үнемі бақылауға алынады. Ауыр металдармен ауаның ластануы республика бойынша жоғары болмағанымен жекелеген қалалар бойынша жағдай мәз емес. Мәселен, қорғасын көрсеткіші Лениногорде – 17 ПДК, Балхашта – 8, Шымкентте – 6 есе болып отыр. Бұл көрсеткіштер кейбір жылдары 17 – 81 ПДК-ға жететіні қауіпті болса да шындық.

       Қазақстанның ауа бассейінің ластануы көршілес мемлекеттердің ауаға шығарылатын зиянды заттардың есебінен де көбейе түседі. Өйткені, ауа бассейінінің бәрімізге ортақ екенін айтқанбыз. Төмендегідей қызықты мәлімет осыны дәлелдейді. Мәселен, Қазақстанның өз ластану көздерінен түскен ( 1 ) және шекаралас ауа ( 2 ) арқылы өткен заттардың үлесі төмендегідей болған:

       1. Күкірт –  46% немесе 380000 т.

           Азот ( тотыққан ) – 19 % немесе 46400 т.

           Азот ( тотықсызданаған ) – 49 % немесе 11300 т.

       2. Күкірт –  54 %

           Азот ( тотыққан ) – 81 %

           Азот ( тотықсызданған ) – 49 %

       Әрине, өз кезегінде  Қазақстанның ауа бассейінен  де Ресей, Қырғыз, Өзбек республикаларына  да күкірт пен азот қосылыстары  ауысып отырады.

       Атмосфера ауасын ластайтын заттардың мөлшері дүние жүзі бойынша жылына 200 млн. тоннаға жетіп отыр. Ал оның құрамы 20 химиялық элементтен тұрады. Соның ішінде қорғасын мен мырыштың ауада таралуы және онымен адамдардың улануы жиі байқалуда. Олардың мөлшері ауада 0,0003 мг/ метр кубтан аспауы керек. Оның негізгі көзі – автокөліктер мен оған қолданылатын қорғасын аккумляторы. Жапония, Ирак т.б. елдерде осы

заттармен адамдардың улануы жиі болатындықтан, қазір көптеген елдерде

 

 

 балық аулауда, мылтық оқтарына қорғасынды пайдалануды шектеп отыр.

       Сондықтан, ауаға  зиянды заттардың шығарылуын  реттеу, технологияны жетілдіру,  өндіріске қалдықсыз және аз  қалдықты технологияны енгізу  мен шығарынды заттарды қайта  өңдеп пайдаға асыру бүгінгі  күннің қатаң талабы болмақ.

       Атмосфера  – біздің планетамыздың ғарыш  ( космос ) кеңістігімен шектесіп  жатқан аралығы. Атмосфера арқылы  Жер мен ғарыш зат алмасады. Жерге атмосфера арқылы ғарыштан  ғарыштық шаң-тозаң, метеорит  материалдарды түсіп жатса, өзі  сутегі, гелий сияқты жеңіл газдарды жоғалтып отырады. Атмосфера арқылы сол сияқты жерге күн радиациясы еркін өтіп жер бетіндегі жылу режимін реттей отырып, ондағы атмосфералық газдардың молекуласын ыдыратып және атомдарды иондарға айналдырып жатады. Сондықтан атмосфераның жоғарғы қабаттары иондардан тұрады. Ол қабатты ғылыми тілде – ионосфера қабаты деп те атайды. Негізінен жер бетінен жоғары қарай – тропосфера, озон, стратосфера, мезосфера, ионосфера және экзосфера қабаттарын ажыратуға болады. Әрбір қабаттың өзінің атқаратын функциясы, газдық құрамы, биіктік деңгейі, тығыздығы, т.б. газдар өте аз көлем алады. Мәселен, атмосферадағы барлық газдар көлемін салыстырсақ: азот – 78,08 %; оттегі – 20,95 %; аргон – 0,93 %, көмір қышқыл газы – 0,03 % алса, қалған газдар 0,01 % үлес алатыны белгілі.

       Озон мәселесі. Атмосфера қабаттарының ішінде озон қабатының ролі ерекше. Озонның негізгі массасы жер бетінен 10 – 50 км биіктікте, яғни тропосфера мен стратосфера қабаттары аралығында жатыр. Оның негізгі атқаратын функциясы ғарыштан жер бетіне еркін өтетін ультракүлгін сәулелерді сіңіріп немесе кейін шағылыстырып отырады. Ал радиациялық сәуленің жерге өтіп кетуі ( шамадан тыс ) тіршілік үшін өте қауіпті. Соңғы жылдары жер шарында «озонның жұқаруы» проблемасы планета тұрғындарын алаңдатуда. Оның басты себебі – антропогендік факторлар. «Озонның жұқаруы» туралы мәліметтер көп. 1996 жылы бір топ ғалымдарға химиялық экология саласы бойынша Нобель сыйлығы берілді. Олар американдық ғалымдар Ш. Роуланд, М. Малин және неміс ғалымы П. Крутцен болатын. Аталған ғалымдар «озонның жұқару» проблемасының мазмұнын толық ашып берді. Яғни, озонды бүлдіретін адам баласының өз қолымен өндіретін химиялық зат – хлорфторкөміртегі ( ХФК ) екені дәлелденді. Оның көзі - өндірісте, автокөліктерде, ракеталарда қолданылатын химиялық қосылыстар. Оларды фреондар деп атайды. Оның әсер ету механизмі төмендегідей: фреондар атмосфераның жоғарғы қабатында көтеріліп ультракүлгін сәулелердің әсерінен ыдырап кеңістікке хлор бөлінеді. Хлор – озон молекуласын ыдыратып отырады. Нәтижесінде, хлордың бір  молекуласы озонның он мыңдаған молекуласын жойып жібереді. Осылайша озон қабаты жұқара бастайды. Соңғы жылдары планета тұрғындары «озонның жұқаруы» проблемасы өте қауіпті екенін түсініп, 1987

 

 

жылы Монреаль келісіміне 56 мемлекет қол қойды. Содан соң 1990 жылы Лондон және 1992 жылы Копенгаген қаласында дүниежүзіндегі өнеркәсібі дамыған мемлекеттер фреон шикізатын өндіруді тоқтату туралы қаулы қабылдап, ол 1996 жылы оны өндіруді біржола тоқтатты. Бұл қадам ХХІ ғасыр табалдырығындағы адам баласының болашақ ұрпақтар тағдыры үшін істеген адамгершілік парыздарының бірі болып тарихта қалмақ.

       Атмосфераның  озон мәселесінің адам қызметіне  қатысты өзара байланысты екі аспектісі бар: жоғары қабаттағы бұзылу («озон қабаты») және жер маңы кеңістігіндегі концентрациясының артуы.

       Озон  қабаты полюстерде 9 – 30 км, экваторда  – 18 – 32 км биіктікте орналасқан. Ондағы озонның концентрациясы 0,01 – 0,06 мг/ метр куб. Егер қабаттағы озонды таза күйде бөліп алса, оның қалыңдығы 3 – 5 м құрайды. Озонның мөлшері сантиметрмен (0,3 – 0,5) немесе Донсон бірлігімен (100 есе үлкейтілген миллиметр – 300 – 500 бірлік) есептеледі.

       Атмосфераның  жоғары қабатындағы озон оттегі  молекулаларының (О2) ультракүлгін  сәулелер әсерінен ыдырауы нәтижесінде түзіледі. Бос оттегі молекуласына қосылуынан озон түзіледі. Бір уақытта озон молекулаларының ыдырап, оттегіне айналу процесі жүреді. Реакция жүруінің шарты ультракүлгін сәулелерінің болуы және олардың инфрақызыл жылулық сәулелерге айналуы болып табылады.

       Озон  толқын ұзындығы 200 – 320 нм болатын  сәулелерді сіңіреді. Олардың бір  бөлігі, ұзын толқындармен қатар  Жер бетіне дейін жетеді. Ұзындығы 200 – 400 нм сәулелер биологиялық  белсенді ультракүлгін сәулелер  категориясына жатады.

       Соңғы жылдары атмосфераның жоғары қабатындағы озонның мөлшерінің кемуі байқалуда. Солтүстік жарты шардың орталық және жоғары ендіктерінде бұл кему 3% құраған. Мәліметтер бойынша озонның 1 %-ға кемуі терінің қатерлі ісігімен ауыру деңгейін 5 – 7 %-ға арттыруы мүмкін.

       Озонның  ең көп мөлшері Антарктиданың  үстінде жойылған. Мұнда соңғы  30 жылда озонның мөлшері 40 –  50 % кеміген. Озонның концентрациясының кемуі нәтижесінде түзілген кеңістікті «озон тесіктері» деп атайды. «Тесіктің» көлемі жылына 4 % артып отыр. Қазіргі кездегі оның мөлшері АҚШ-тың көлемінен артық. Сонымен қатар, «көшіп жүретін тесіктердің» пайда болуы жиілеп барады. Оның мөлшері 10 – 100 мың км квадрат.

       «Озон  тесіктерінің» пайда болу себептері  әлі де болса толық анықталмаған. Олар алғаш рет осы ғасырдың 80-жылдарында байқалған. Аз уақыттық бақылау қандай да бір нақты қорытынды жасауға мүмкіндік бермейді.

       Қазіргі кездегі озон қабатын бұзатын негізгі антропогендік фактор фреондар (хладондар) болып есептеледі. Бұл хлорфтар – көміртектер бөлме температурасында  қайнайды. Олар тоңазытқыш құрылғылар  да, әр түрлі