Атмосфера. Загрязнение атмосферы

                             Реферат по химии

 

 

 

             По теме : “Атмосфера.Загрязнения атмосферы.”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                     

 

                                                                           

                                                                                   Гр. Э-18

 

 

                                                                                                                              

 

                                                                      Ивановой Лены                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

План

 

 

1. Атмосфера Земли

 

2.Физические свойства

 

3.Физиологические и другие свойства атмосферы

 

4.Состав атмосферы

 

5.История образования атмосферы

6.Источники загрязнения атмосферы

7. Химическое загрязнение атмосферы

8.Аэрозольное загрязнение атмосферы

9. Фотохимический  туман (смог)

10. Озоновый  слой Земли

 

11. Загрязнение атмосферы выбросами транспорта

12. Мероприятия  по борьбе с выбросами автотранспорта

 

13. Методы оценки  загрязнения атмосферного воздуха

 

14. Оценка загрязенности  атмосферного воздуха г. Одесса

 

15.Концепція національної екологічної політики України на період до 2020 року

 

16. Про проведення загальнообласної акції "Посади своє дерево"

17.Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Атмосфера Земли

Атмосфе́ра (от. др.-греч. ἀτμός — пар и σφαῖρα — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.

 

Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято  называть физикой атмосферы. Атмосфера  определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

 

2.Физические свойства

 

Толщина атмосферы — примерно 2000 — 3000 км от поверхности Земли. Суммарная  масса воздуха — (5,1—5,3)?1018 кг. Молярная масса чистого сухого воздуха  составляет 28,966. Давление при 0 °C на уровне моря 101,325 кПа; критическая температура ?140,7 °C; критическое давление 3,7 МПа; Cp 1,0048?10? Дж/(кг·К)(при 0 °C), Cv 0,7159·10? Дж/(кг·К) (при 0 °C). Растворимость воздуха в воде при 0°С — 0,036 %, при 25°С — 0,22 %.

 

3.Физиологические и другие свойства атмосферы

 

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется кислородное голодание  и без адаптации работоспособность  человека значительно снижается. Здесь  кончается физиологическая зона атмосферы. Дыхание человека становится невозможным на высоте 15 км, хотя примерно до 115 км атмосфера содержит кислород.

 

Атмосфера снабжает нас необходимым для дыхания  кислородом. Однако вследствие падения  общего давления атмосферы по мере подъёма на высоту соответственно снижается и парциальное давление кислорода.

 

В лёгких человека постоянно содержится около 3 л альвеолярного  воздуха. Парциальное давление кислорода  в альвеолярном воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды — 47 мм рт. ст. С увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров воды и углекислоты в лёгких остаётся почти постоянным — около 87 мм рт. ст. Поступление кислорода в лёгкие полностью прекратится, когда давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

 

На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается  до 47 мм рт. ст. Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой  жидкости в организме человека. Вне  герметической кабины на этих высотах смерть наступает почти мгновенно. Таким образом, с точки зрения физиологии человека, «космос» начинается уже на высоте 15—19 км.

Плотные слои воздуха  — тропосфера и стратосфера —  защищают нас от поражающего действия радиации. При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

 

По мере подъёма на всё большую высоту над поверхностью Земли, постепенно ослабляются, а затем и полностью исчезают, такие привычные для нас явления, наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука, возникновение аэродинамической подъёмной силы и сопротивления, передача тепла конвекцией и др.

 

В разреженных  слоях воздуха распространение  звука оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование  сопротивления и подъёмной силы воздуха для управляемого аэродинамического  полёта. Но начиная с высот 100—130 км знакомые каждому лётчику понятия числа М и звукового барьера теряют свой смысл, там проходит условная Линия Кармана за которой начинается сфера чисто баллистического полёта, управлять которым можно, лишь используя реактивные силы.

 

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства — способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путём конвекции (т. е. с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на самолёте, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла является тепловое излучение.

 

4.Состав атмосферы

 

 

5.История образования атмосферы

 

Согласно наиболее распространённой теории, атмосфера  Земли во времени пребывала в  четырёх различных составах. Первоначально  она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера(около четырех миллиардов лет назад). На следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению атмосферы и другими газами, кроме водорода (углекислым газом, аммиаком, водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера(около трех миллиардов лет до наших дней). Эта атмосфера была восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся следующими факторами:

утечка легких газов (водорода и гелия) в межпланетное пространство;

химические  реакции, происходящие в атмосфере  под влиянием ультрафиолетового  излучения, грозовых разрядов и некоторых  других факторов.

 

Постепенно  эти факторы привели к образованию  третичной атмосферы, характеризующейся  гораздо меньшим содержанием  водорода и гораздо большим — азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из аммиака и углеводородов).

 

Азот

 

Образование большого количества N2 обусловлено окислением аммиачно-водородной атмосферы молекулярным О2, который стал поступать с поверхности планеты в результате фотосинтеза, начиная с 3 млрд лет назад. Также N2 выделяется в атмосферу в результате денитрификации нитратов и др. азотсодержащих соединений. Азот окисляется озоном до NO в верхних слоях атмосферы.

 

Азот N2 вступает в реакции лишь в специфических условиях (например, при разряде молнии). Окисление молекулярного азота озоном при электрических разрядах используется в промышленном изготовлении азотных удобрений. Окислять его с малыми энергозатратами и переводить в биологически активную форму могут цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и клубеньковые бактерии, формирующие ризобиальный симбиоз с бобовыми растениями, т. н. сидератами.

 

 

Кислород

 

Состав атмосферы  начал радикально меняться с появлением на Земле живых организмов, в результате фотосинтеза, сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа. Первоначально кислород расходовался на окисление восстановленных соединений — аммиака, углеводородов, закисной формы железа, содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа содержание кислорода в атмосфере стало расти. Постепенно образовалась современная атмосфера, обладающая окислительными свойствами. Поскольку это вызвало серьезные и резкие изменения многих процессов, протекающих в атмосфере, литосфере и биосфере, это событие получило название Кислородная катастрофа.

 

В течение фанерозоя  состав атмосферы и содержание кислорода  претерпевали изменения. Они коррелировали  прежде всего со скоростью отложения  органических осадочных пород. Так, в периоды угленакопления содержание кислорода в атмосфере, видимо, заметно превышало современный уровень.

 

 

Углекислый  газ

 

Содержание  в атмосфере СО2 зависит от вулканической  деятельности и химических процессов  в земных оболочках, но более всего  — от интенсивности биосинтеза и разложения органики в биосфере Земли. Практически вся текущая биомасса планеты (около 2,4×1012 тонн[1]) образуется за счет углекислоты, азота и водяного пара, содержащихся в атмосферном воздухе. Захороненная в океане, в болотах и в лесах органика превращается в уголь, нефть и природный газ. (см.Геохимический цикл углерода)

 

 

Благородные газы

 

Источник инертных газов — аргона, гелия и криптона — вулканические извержения и  распад радиоактивных элементов. Земля  в целом и атмосфера в частности  обеднены инертными газами по сравнению с космосом. Считается, что причина этого заключена в непрерывной утечке газов в межпланетное пространство.

 

6.Источники загрязнения атмосферы

 

К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.

Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы – вулканическая и флюидная активность Земли Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 – 1960 гг.) содержание СО₂ увеличилось на 18 %  (с 0,027 до 0,032%). За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к 2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.

2. Работа тепловых  электростанций, когда при сжигании  высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.

3. Выхлопы современных  турбореактивных самолетов с  оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

4. Производственная  деятельность.

5. Загрязнение  взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).

6. Выбросы предприятиями  различных газов.

7. Сжигание топлива  в факельных печах, в результате  чего образуется самый массовый  загрязнитель – монооксид углерода.

8. Сжигание топлива  в котлах и двигателях транспортных  средств, сопровождающееся образованием  оксидов азота, которые вызывают  смог.

9. Вентиляционные  выбросы (шахтные стволы).

10. Вентиляционные  выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м³. В больших количествах озон является высокотоксичным газом.

При процессах  сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

Высокая опасность  химических и биохимических производств  заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения и животных.

В настоящее  время в приземной атмосфере  находятся многие десятки тысяч  загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Твердые взвешенные частицы представлены главным образом сажей, кальцитом, кварцем, гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, реже сульфатами, хлоридами. В снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и металлы в самородном виде.