Атмосфераның құрылысы мен газдық құрамы

Тақырыбы; 
Атмосфералық ауа құрамының ластануы және оны болдырмау шаралары 
Секция: физика 
Орындаушы: 11 сынып оқушысы Әбдімұрат Айкен Ғабдоллақызы 
Жетекшісі: Жалғасбай Роза, физика пән мұғалімі

№24 орта мектеп 
2012 жыл 
М А З М Ұ Н Ы

І. Кіріспе ……………………………………………………………………………… 1 бет

ІІ. Зерттеу бөлімі……………………………………………………………………2- 24 беттер  
2.1. Атмосфераның құрамы мен сапасына  
антропогендік әсер.……………………………2-9 беттер  
2.2 Атмосфералық ауаны  
ластаушы көздер…………………………………………………………….10бет 
2.3. Атмосфераны ластағыштардың құрамы.………………………………..11 беттер 
2.4. Ауаның стационарлы көздерден шыққан заттармен ластануы.………………………………………………………………..12бет 
2.5. Ауаның қозғалмалы көздерден  
шыққан заттармен ластануы..………………………………………………..13бет 
2.6. Ластанған ауаның зиянды әсері……………………………………………. 14 -15 беттер  
2.7. Эксперименттік бөлім…………………………………………………………………..16-24 беттер  
ІІІ. Қорытынды……………………………………………………………………………25- бет  
Пайдаланған әдебиеттер. ……………………………………………………………. 20 бет  
Пікірлер ………………………………………………………………………………21 бет

Аннотация 
Жұмыстың өзектілігі.

Қазіргі кезеңдегі ғылыми-техникалық прогресс пен өнеркәсіп өндірісі қарқынмен  дамыған жағдайда қоршаған ортаны қорғау проблемасы өте өткір мәселеге айналып  отыр. қоршаған ортаның негізгі компоненттерінің бірі – атмосфералық ауаның ластануы қазіргі кезеңде адам денсаулығына, ауқымды және аймақтық климаттық жағдайға айтарлықтай әсерін тигізуде. 
Ластаушы заттардың негізгі түрлері газ тәрізді заттар. Отын жанғанда, автокөлік қозғалысы кезінде көміртек оксиді бөлінеді. Ол өте улы газ. Қанның құрамындағы гемоглобинмен оңай әрекеттесіп, организміді улайды. Сондықтан, автокөліктерден және өндіріс нысандардан шығатын улы қалдықтарды азайту өте өзекті мәселе болып отыр.

Жұмыстың мақсаты. 
Атмосфералық ауа бассейнінің ластану проблемаларын, сондай-ақ оның стационарлы және қозғалмалы көздерден шыққан улы да зиянды заттардың түрлері мен әсерін зерттеу. Ластану және оны болдырмау шараларын айқындау. 
Ғылыми жаңалығы.

Алғаш рет Қызылорда облысындағы атмосфералық ауаның жай-күйіне талдау жасалып, стационарлы және қозғалмалы көздерден шыққанзиянды және улы заттар анықталады.

Практикалық құндылығы.

Адам  денсаулығына әсер ететін антропогенлің  фактор әсерінен туындаған атмосфераны  ластаушы химиялық заттар және оның әсері  талданды. Қозғалмалы және стационарлы көздерден бөлінетін зиянды қалдықтарды азайтудың тиімді іс-шаралары ұсынылды 
Кіріспе 
Атмосфераның құрамы мен оның ластану проблемалары қазіргі кезеңдегі өткір проблемалардың бірі болып отыр.  
Проблеманың өткірлігі анторпогендік фактормен өте тығыз байланысты. Ауа бассейнін ластаушы көздер өндіріс орындары, автокөлік қозғалысының нәтижесінде бөлінетін зиянды заттар. 
Ластанған ауа материалдарының, бұйымдар мен өнімдердің бұзылуын жылдамдатады, өсімдіктер мен жануарлардың жойылуына әкеледі, адам денсаулығына айтарлықтай теріс әсерін тигізеді. Атмосферадағы көміртек оксидінің шамадан тыс жиналуы парникті эффект туғызады. Оның нәтижесінде полярлы мұздың еру процесі, мухиттар мен теңіздер деңгейінің көтерілуі т.б. сияқты ауқымды проблемалардың тізбегін жалғастырады.  
Жылу электр станциялары атмосфераға күкірт, азот және көміртек оксидтерін, материалдарды, күлді шығарады. 
Автокөліктерден шығатын газдарда 200-ден астам зат түрлері кездеседі. Автокөлік транспорты шамамен 92 пайыз СО, 63 пайыз көмірсутектер және 46 пайыз азот оксидтерін шығарады. Олардың құрамында қорғасын қосылыстары да болады. 
Олай болса атмосфералық ауаның құрамына талдау жасап, бөлінетін зиянды заттардың тірі организмдерге әсері жан-жақты зерттеліп, ластануды болдырмаудың тиімді шараларын белгілеу бүгінгі күннің өзекті мәселесі болып табылады.  
2.1. Атмосфераның құрамы мен сапасына антропогендік әсер. 
2.1.1. Атмосфераның құрамы 
Жер шарын қоршап тұрған, шаң-тозаң, бу мен газдан құралған атмосфера ауасы күн сәулесін жер бетіне жеткенше ұсақ-түйек бөлшектерге бөліп, жан-жаққа шашыратып жатады. Күн сәулесін жер бетіне өткізіп, жерден көтерілген жылуды дүние жүзіне жібермей, шыны жабылған парниктей әсер етеді. 
Егер атмосферада ауа болмаса көк аспан қап-қараңғы болып, күн адамның көзін шағылыстыратын жарық сәуле шашып, жет беті кеуіп, жарылып, одан әрі қыза түсер еді. Бұлт пен жел, жауын-шашын болмай, жер бетіндегі температура күндіз +100^оС-тан астам ыстық, түнде -100^оС-қа дейін төмендеп қақыраған аяз болар еді. Сөйтіп бір тәулік ішінде температура 200^оС-қа өзгеріп отырар еді.  
Атмосфералық ауа тым жеңіл, 1метр кубта 1300грамм ауа болады. Соған қарамастан жет бетіне түсетін қысым (салмақ) әрбір 1 квадрат см-ге 1кг-нан келеді. Адам денесінің мөлшері орта есеппен 1,5 квадрат метр болса, оған түсетін салмақ 1,5 тоннаға жетіп қалады. Егер адамның ішкі атмосфералық қысымы қазіргідей тең болмай, аз болса, олар ауа салмағынан жаншылып қалар еді. 
Жердің ең алғашқы ауасы сутектен, метаннан, аммиактан, су буларынан және оқшау, басқалармен қосылмайтын (инертті) гелий, неон сияқты газдардан тұрған. 
Жер бетінде тіршілік пайда болған кезден бастап жердің алғашқы ауасына жер қойнауының және өсімдіктерден бөлінген күкіртті сутек пен көмір қышқылгаздары қосыла бастады.  
Алғашқы, көзге көрінбейтін ұсақ организмдер ауадағы сутек, метан, аммиак, күкіртті сутек газдарын біртіндеп азайта берді. Мысалы, сутек бактериялары ауадағы сутекті, күкірт бактериалары ауадағы сутекті, күкірт бактериалары жанар таулардан бөлінген күкіртті сутекті тотықтырып, қара қошқыл, көк және көкжасыл балдырлар көмірқышқыл газды пайдаланып, ауаға оттек газын бөле бастады. 
80 км биіктіктен 1000-1200 км-ге дейінгі аралық Ионосфера болып табылады. Мұнда ауа өте сирек, молекулалар қаншама жылдам қозғалса да адамдары да жәй термометрді де жылытпайды. Ауаның ионды болуы оның электрлік қасиетіне байланысты. Мұнда мысалы криптон – 85 көп жиналғандықтан жердің кедергі күші азайып, тіпті өзгеруі де мүмкін. 
Ауаның ең жоғарғы, өте селдір, биіктей келе көрінбей кететін, протондардан құралған, 1000-1200 км-ден 1500 км-ге дейінгі аралығын Протоносфера деп атайды. 
Атмосфералық ауа таусылмайтын табиғи қорға жатады. Оның жалпы салмағы 500 трлн тонна, оның ішінде оттек 105 трлн тонна. Жыл сайын 10 млрд тонна оттек жұмсалып, осыншама ауаға қосылып жатады. 
Табиғи ластаушылар:

1. Радиоактивті ластау;
2. Жанартаулар;
3. Орман және жер өрттері;
4. Шаң, тұз көшкіндері;
5. Ғарыш шаңы;

Анторпогендік ластаушылар:

• өнеркәсіп, оның ішінде үлес салмағы бойынша электроэнергетика, отын өндірісі, машина жасау, тау-кен өндірісі;
• көлік (автомобиль, темір жол, су, әуе транспорттары);
• тұрғын үй – коммуналдық шаруашылық (орталық және жеке жылу орталықтары, қоқыстарды өртеу, олардың шіруі);
• ауыл шаруашылығы (мал, құс өсіру кешендері, химиялық заттар қолдану, ауыл шаруашылығы заттарын өңдеу, ағаш өңдеу).

Ауаны ластаушыларды бұлай сұрыптау әр сала бойынша ластау 
мөлшерін анықтап, атмосфераны қорғау шараларын жоспарлауға ыңғайлы. Сонымен қатар, ластаушы заттар құрамы, түрі бойынша, оларды шығаратын кәсіпорындарды топтастырып сұрыптау да қолданылады. Бұл табиғат қорғау шараларын аймақтық жоспарлауға пайдалы /4-6/ 
Өнеркәсіп салалары ішінен ауаны ластаушылар қатарына жылу 
электростанциялары, қара және түсті металлургия, мұнай өңдеу мен мұнай-химия өнеркәсібі мен құрылыс материалдар өңдіру кәсіпорындары жатады. 
Жылу электр станцияларының қалдықтары жағатын отынға, оның 
химиялық құрамына және жағу әдістеріне байланысты болады. 
Көмір жаққанда ауаға күл, күйе, шаң-тозаң қосылады. Мысалы, 
Қарағанды көмірімен салыстырғанда Екібастұз көмірінің күлі көп. Қуаты орташа жылу электр станциялары ауаға сағат сайын 5 тонна күкіртті түтін мен 16-17 тонна күл қосады. /6-7/ 
Сұйық отын (мұнай және оның өнімдері) жаққанда күл аз болады да,  
күкірт пен көміртек қалдықтары көп қосылады. 
Газ (табиғаттың немесе қолдан сұйытылған) жаққанда ауаға тек азот 
тотығы қосылады. 
Шым тезекті, ағашты, қамысты отын ретінде пайдаланғанда ауаға күл, 
күйе, шайыр, күкірт, көміртек тотығы, шаң-тозаң қосылады. 
Отынның барлық түрінің химиялық құрамында көміртек, сутек, күкірт, 
азот және оттек болады. Олардан бөлінген газдар адамдар мен қоршаған ортаға зиянды.

Отынды  жағу әдісі де ауаның ластануына әсерін тигізеді. Шаң-тозаң,

газ қалдықтарын  ұстайтын қондырғылары бар кәсіпорындардың  атмосфераға зияны аз, ал ондай  қондырғылары жоқтардың келтіретін зияны көп болады. Өйткені қондырғылардың көмегімен қалдықтардың 90-95 пайызын ауаға жібермей, ұстап қалуға болады. 
Әр саладағы кәсіпорындардың ауаға тигізетін зияны әртүрлі.  
Металлургия кәсіпорындары ауаны металл қалдықтары және қосындыларымен ластайды, олардың ішінде темір, қорғасын, мыс, мырыш, қалайы, никель, көмір, күкіртті түтін, глинозем (алюминий тотығы) т.б. қалдықтары бар. 
Машиналар жасайтын кәсіпорындардан бөлінген газ бен шаң-тозаң 
кремний тотығы (құю цехтары), күйе (темір соғатын цех), қорғасын мен көміртек тотығы (балқыту цехтары) бар.

Ауа газдары  бар құрамының өзгеруі, ауада  оттектің көбеюі жер

бітендегі тіршіліктің – өсімдіктер және жануарлар  болып екіге бөлінуіне себепші  болды.

Бүгінгі атмосфералық ауадағы газдар құрамы биосфераның көп жылдар 
бойы дамуының нәтижесі. Тірі организмдер осы құрамға үйренген, көндіккен, егер ол өзгере қалса тіршіліктің осы күнгі қалыптасқан жағдайы да, түрі де өзгеруі мүмкін. /1-3/ 
Жаратылыстағы атмосфералық ауа құрамы мынадай газдардан тұрады 
(пайыз есебімен) азот – 78,08; оттек – 20,95; аргон – 0,93; көмір қышқыл – 0,03; неон, гелий, ксенон, родрн, тағы басқалары – 0,01. Бұлардан басқа ауа құрамында қалқып жүрген шаң-тозаң атмосферада өтіп жататын процестер үшін қажет. Олар буларды сұйық түрге айналдыруға, күн сәулесін азайтып жерді өте ысып кетуден сақтауға, жер бетіндегі жылудың әлемге тарап кетпеуіне, жауын-шашын әкелетін бұлттарды жинауға қатысады. Жер бетінен көтерілген жылы шаң-тозаң ауаның араласуына әсерін тигізеді. Әрине, шаң-тозаң млн жылдар бойы қалып қалыптасқан мөлшерде болса ғана пайдалы. Егер өте көп болса келтіретін зияны да аз емес.

Адамдар ауасыз күн көре алмайды, таңдауға мұршасы болмай, қандай

ауа болса  да дем алуға мәжбүр. Егер тамақсыз 5 апта, сусыз 5 күн өмір сүруге болса, ауасыз 4-5 минуттан артық тұра алмайды.

Тәулігіне адамдар өкпесі арқылы 25кг немесе 10-15 мың литр ауа

жұтса, қойға-20 мың, жылқыға-86 мың литр ауа  керек.

Жоғарыда  көрсетілген атмосфералық газдардың  құрамы жер бетіне

жақын кеңістікте болады да, биіктеген сайын  өзгеріп отырады. 1000км биіктіктен әрі ауа негізінен Гелий газынан, 2000км-ден әрі сутектен тұрады.

Ең  төменгі жер бетіне жақын атмосфера  қабатын ТРОПОСФЕРА деп

атайды. Мұнда атмосферада бар ауаның 84 пайызы жиналған. Бұлт пен тұман, жел  мен дауыл, жаңбыр мен қар, басқаша  айтқанда ауадағы барлық құбылыстар осы қабатта өтіп жатады.

Тропосферадан жоғары қабатты тропауза дейді. Өзендер  сияқты белгілі

арнасы  жоқ, желдің ыңғайыменжүретін тропаузаның  ұзындығы мыңдаған км-ге, биіктігі 1-3 км-ге дейін созылып жатады. Мұнда үнемі қатты дауыл болып, желдің жылдамдығы секундына 80-100 метрге жетеді.

Одан  жоғары қабатты стратосфера деп  атайды. Биіктігі 55км

шамасында. Стратосфераның ішінде 25-30км биіктікте  ОЗОН қабаты болады. (Озон – балауса  иіс, найзағай ойнап, қысқа жаңбырдан  кейін қарағайлы орманда болатын иіс)

Озонның тіршілік үшін маңызы өте зор. Ол күн  сәулесіндегі өте күшті

ультракүлгін  сәулелерді ұстап, организмдерді өлімнен  сақтайды.Озонның көлемі өте аз, жалпы салмағы 3,29*10 тоннадай. Озон қабатын  жер бетіндегі атмосфералық қысыммен бірдей қысымға алса, оның қалыңдығы 3мм шамасында ғана болар еді. Сондықтан – өте жұқа, жердегі тіршілік үшін маңызы зор озон қабатын сақтауға аса көңіл бөлу қажет.

Озонның тез бұзылып, жоғалуына адамдар  кінәлі. Халық шаруашылық

салаларында түрлі азольдарды шашуға, бояуларды сұйылтуға, сырдың жылтыр түрін кетіруге қолданылатын хлорофторметандар атмосфераға зиянсыз газ ретінде қосылады да, 30км биіктікке көтерілгеннен кейін күннің ультракүлгін түстес сәулесінің әсерімен хлорға, фторға бөлініп, бұл екеуі де озонды бұзуға тікелей қатынасады. /3-4/

Соңғы 10-20 жылда озон қабатының бұзылу қарқыны күшеюіне

байланысты 1985 жылы наурыз айында 37 мемлекет және Еуропалық экономикалық одақ озон қабатын  қорғау жөніндегі халықаралық Вена конвенциясына қол қойды. Онда озон қабатын үнемі бақылау, зиянды заттарды қолдануға тыйым салу немесе оларды шектеу, озон үшін зиянды заттардың тізімін бекіту, хлорфторметан қалдықтарын атмосфераға шығармау туралы келісті.

Ауаның 55-75км аралығындағы қабатын Мезосфера  деп атайды. Онда

ауаның  қозғалысы тек тіке, жоғары қарай болып, температура қайтадан төмен түседі.

Экологтар есебі бойынша ауаны ластайтын  ластағыш заттектер

агрегаттық  күйіне байланысты қатты, сұйық және газ тәрізді бөлінеді. Газ тәрізді  заттектер атмосфераға шығарылатын  ластағыштардың шамамен 90%-ын құрайды. Ғалымдардың есептеуі бойынша әлемде жыл сайын адамның іс-әрекетінің салдарынан атмосфераға 25,5 млрд.т көміртек оксиді, 190 млн. Тонна күкірт оксиді 65 млн.тонна азот оксиді, 1,4 млн.тонна (хлорфторкөміртек), қорғасынның органикалық қосылыстары, көмірсутектер, соның ішінде канцерогенді ауру туғызатын көмірсутектер таралады. /6/

Қазіргі кезде өнеркәсіп өндірістері  ауаны газ тәрізді және қатты

қоспалардан басқа жылу шығарындыларымен, электр магнитті өрістермен, ультракүлгін, инфрақызыл, жарық және радиоактивті сәулелермен, басқа да көптеген физикалық факторлармен ластайды.

Кейбір  ластағыштардың ортатәуліктің концентрациялары мен

атмосфераның  улылық жағдайының арасындағы әсерлік  байланыс 8-ші кестеде келтірілген. 

 

Атмосфераны ластайтын заттарды классификациялау.  

 

Агрегаттық  күйлеріне қарай, атмосфераны ластайтын заттарды 4 топқа бөледі: қатты, сұйық, газ және аралас. Сонымен қатар, өндіріс қалдықтарының атмосфераға тарайтын бөлігін төмендегідей етіп те топтайды:

• Шығару және бақылау жүйелерін үйлестіру бойынша;
• Ластаушы заттарды шығару режимі бойынша;
• Температура бойынша;
• Шоғырландыру бойынша;
• Тазалау сипаты немесе тәсілдері бойынша;

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

2.2. Атмосфералық ауаны ластаушы  көздер.

Атмосфера табиғи жолмен және адамның іс-әрекеті  нәтижесінде ластанады. Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаудың атқылауына (жерде бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы активті түрде), тау жыныстарының үгітілуіне, шаңды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде), теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының қүрғауына, тірі организмдердің іріп-шіру процестеріне байланысты.

Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни әртүрлі аурулар қоздыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары  жатады. Сонымен қатар атмосфераны ластайтындар қатарына космос шаң-тозаңын жатқызуға да болады. Космос шаңы атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы орасан жылдамдықпен (11-ден 64 км/с дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа қабатынан өтіп отырады, 60-70км биіктікте көбісі жанып үлгереді. Ғалымдар болжамына сәйкес тәулігіне жер бетіне 108 кішігірім метеорит түседі. Жерде атмосфера үлкен космостық жарқыншақтардан да сақтайды. Жыл сайын жерге 2-5 млн.тонна космостық шаң түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін радиусы 10⁶-10⁵м шамасындағы бөлшектерден тұрады. /7-9/.

Атмосфералық  ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне  өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энергетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы, т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қорғаныш ортаға әсер етін ластауын мынадай негізгі түрлерге бөлуге болады: шикізат материалдар, құрал-жабдықтар, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар, өнімдер, атмосфераға таралатын шығарындылар (газ, бу, ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өріс, жарық, ультракүлгін, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар және т.б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының түріне, өндірісте қолданылатын шикізатқа, оларды өңдейтін технологияға байланысты келеді.  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

2.3. Атмосфераны ластағыштардың  құрамы.

Атмосфераға тасталатын 52 Гт әлемдік антропогендік  шығарындының 90%-ын көмір қышқыл газы мен су буы құрайды (бұлар әдетте ластағыштар қатарына кіргізілмейді). Техногенді шығарындының құрамында бірнеше мыңдаған қосылыстар кездеседі. Бірақ-та олардың ішінде ең көп мөлшерде, яғни тонналап атмосфераға шығарылатындарға қатты бөлшектер (шаң, түтін, күйе), көміртек оксиді, күкірт диоксиді, азот оксиді, әр түрлі ұшпа көмір сутегілері, фосфор қосылыстары, күкіртті сутегі, аммиак, хлор, фторлы сутек жатады. /9-10/