ВСТУП

     Атмосферне  повітря є одним з головних джерел життя на Землі. Атмосфера  є носієм тепла та вологи, через неї відбуваються фотосинтез і обмін енергії – головні процеси біосфери.

     В результаті антропогенної навантаження відбувається забруднення, що призводить до зміни хімічного складу атмосферного повітря.

      Атмосферне  повітря забруднюється різними газами, дрібними часточками і рідкими речовинами, які негативно впливають на живі істоти, погіршуючи умови їх існування.

     Моніторинг  атмосферного повітря – це система  спостережень за станом атмосфери, здійснення оцінки і прогнозу стану атмосферного повітря, підтримка й прийняття управлінських рішень.

      Для успішної реалізації екологічної політики і ефективного екологічного управління в умовах наростаючого техногенного навантаження на навколишнє середовище, необхідна достовірна, максимально  достатня і своєчасна інформація про наявність і склад природних  ресурсів, про якість навколишнього природного середовища та його забруднення. А також про причини та наслідки несприятливих, а інколи і надзвичайних екологічних ситуацій. Екологічний моніторинг якраз і є засобом для отримання, опрацювання, зберігання і відображення (передачі) такої інформації, яка буде основою для прогнозів, і в кінцевому підсумку, для розробки екологічно-безпечних та економічно ефектвних рішень.

      В Україні, як і в багатьох інших країнах, стан повітряного середовища явно незадовільний, а у деяких регіонах – вкрай небезпечний.

     В процесі моніторингу атмосферного повітря стає актуальним використання геоінформаційних технологій. Геоінформаційні технологій забезпечують збирання, збереження, обробку даних та доступ інформації, що спрощує роботу при здійсненні моніторингу.

      Метою даної роботи є аналіз даних спостереження  за станом атмосферного повітря, а також нанесення даних джерел викидів на еклектронну карту, та візуалізація усереднених даних по показникам якості.

    1 ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА  ПРОБЛЕМИ ЗАБРУДНЕННЯ  АТМОСФЕРНОГО ПОВІТРЯ 

     Атмосфера — це газова оболонка Землі, яка  обертається разом з нею. Саме тут проходить озоновий захист життя  Землі від жорсткого для всього живого випромінювання Сонця. Енергія радіації, що абсорбується, перетворюється у теплову енергію газових молекул. Сонячна радіація, яка проходить до земної поверхні, має зовсім безпечні границі, а всі ультрафіолетові промені з меншою довжиною хвилі в'язнуть у цьому невидимому, легкому, але непроникному шарі повітряного океану.

     Атмосферне  повітря - це суміш газів, з яких складається  атмосфера Землі. Повітря не має  запаху, прозоре, його щільність 1,2928 г/л, розчинність у воді 29,18 см/л, у  рідкому стані набуває блакитного забарвлення.

     Атмосфера регулює теплообмін Землі з космічним простором, впливає на її радіаційний та водяний баланс. Одним з найважливіших факторів, що визначають стан атмосфери, є її взаємодія з океаном, процеси газообміну і теплообміну між ними суттєво впливають на клімат Землі.

     Забруднення — це надходження в атмосферне повітря або утворення у ньому шкідливих (забруднюючих) речовин у концентраціях, які перевищують встановлені державою екологічні нормативи. Інша зміна природних властивостей — це негативне відхилення від оптимального стану атмосферного повітря в частині його фізичних, хімічних та біологічних властивостей, що негативним чином впливає на здоров’я людини і довкілля.

      Основним  забруднювачем атмосферного повітря в Україні є промисловість: вона робить майже вдвічі більше шкідливих викидів, ніж автотранспорт (відповідно 65 і 35 %).

          Серед промислових об'єктів основними забруднювачами атмосферного повітря є підприємства теплоенергетики (близько 33 % усіх шкідливих викидів у атмосферу). Загалом, на рахунок енергетичної, металургійної та вугільної промисловості можна віднести відповідно 33, 28 і 18 % усіх забруднюючих речовин, що викидаються в атмосферу, підприємств хімічної та нафтохімічної промисловості — 18 %. Найбільша частка викидів припадає на Донецько-Придніпровський регіон — 79 % загального обсягу викидів у країні.

     Забруднення повітря впливає на організм людини, тварин і рослинність, завдає шкоди  народному господарству, викликає глибокі зміни в біосфері. 

         1.1 Джерела забруднення атмосферного  повітря

      Розвиток  промислового виробництва, транспорту, сільського господарства й побуту спричинює  суттєве забруднення атмосферного повітря, зміну його складу й властивостей.

     Джерела забруднення атмосфери класифікують за такими ознаками:

• потужність (потужні, великі, малі);
• висота (високі, середні, низькі);
• температура (нагріті, холодні).

  До потужних джерел забруднення відносять металургійну та хімічну

промисловість, теплоелектроцентралі, будівельну індустрію. Малими за потужністю джерелами викидів  є районні опалювальні котельні, що працюють на твердому й рідкому паливі.

      Високими  джерелами забруднення вважаються висотою вище 50 м, а низькими – висотою до 50 м.

        До нагрітих джерел відносяться викиди з температурою вищою за 50⁰ С, а до холодних, що мають температуру нижче за 50⁰С.Джерела забруднення атмосфери можуть бути природними й штучними. До природних джерел забруднення атмосфери належать виверження вулканів, лісові пожежі, бурі, процеси вивітрювання, розкладання органічних речовин. До штучних (антропогенних) джерел забруднення атмосфери відносяться промислові й теплоенергетичні підприємства, транспорт, системи опалення жител, сільське господарство, побутові відходи. На рисунку 1.1 наведені основні джерела забруднення атмосфери. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      Рисунок 1.1  – Джерела забруднення атмосферного повітря

     Природні  джерела забруднення атмосфери  являють собою такі грізні явища  природи, як виверження вулканів і пилові бурі. При виверженні вулканів в  атмосферу викидається величезна  кількість газів, пар води, твердих  часток, попелу й пилу. Після загасання  вулканічної діяльності загальний  баланс газів в атмосфері поступово  відновлюється. Так, у результаті виверження вулкана Кракатау в 1883 р. в атмосферу  було викинуто близько 150 млрд. т пилу й попелу.

     Істотно забруднюють атмосферу великі лісові пожежі. Найчастіше вони виникають у посушливі роки. У середньому за рік площа, пройдена пожежами, становить близько 700 тис. га. Дим від лісових пожеж поширюється на величезні площі - близько 6 млн. км. У середньому за рік згоряє й ушкоджується до 20-25 млн. м³деревини.

     Пилові  бурі виникають у зв'язку з переносом  сильним вітром піднятих із земної поверхні дрібних часток ґрунту. Сильні вітри - смерчі й урагани - піднімають у повітря й великі уламки гірських порід, але вони не тримаються довго в повітрі. При сильних бурях в атмосферне повітря піднімається до 50 млн. т пилу. Причинами пилових бур є посуха, суховії; провокують їх інтенсивна оранка, випас худоби. Найбільш часті пилові бурі в степових, напівпустельних і пустельних районах.

     Катастрофічні явища, пов'язані з виверженням  вулканів, лісовими пожежами й пиловими бурями, приводять до виникнення світлозахисного екрана навколо Землі, що трохи змінює тепловий баланс планети. У цілому ці явища мають помітний, але локальний ефект відносно забруднення атмосфери. І зовсім незначний місцевий характер носить забруднення атмосферного повітря, пов'язане з вивітрюванням і розкладанням органічних речовин.

     Штучні  джерела забруднення найнебезпечніші  для атмосфери. За агрегатним станом всі забруднюючі речовини антропогенного походження підрозділяються на:

     - тверді;

     - рідкі;

     - газоподібні.

   Саме  газоподібні забрудники становлять 90% загальної маси речовин, що надходять  в атмосферу.

     Особливе  місце серед джерел забруднення  атмосфери займає хімічна промисловість. Вона поставляє діоксид сірки (SO₂), сірководень (H₂S), оксиди азоту (NO, NO₂), вуглеводні (СxНy) галогени (F₂, Сl₂) і ін. Для хімічної промисловості характерна висока концентрація підприємств, що створює підвищене забруднення навколишнього середовища. Речовини, що виділяються в атмосферу, можуть вступати в хімічні реакції один з одним, утворюючи токсичні сполуки. Разом з туманом і деякими іншими природними явищами в місцях підвищеної концентрації хімічних речовин виникає фотохімічний смог.

     З кожним роком зростає роль автомобільного транспорту в забрудненні атмосфери вихлопними газами. З вихлопними газами в повітря надходять чадний газ, оксиди азоту, вуглеводні, свинець і його сполуки. При згорянні 1 л бензину в повітря попадає 200 - 400 мг свинцю. Відомо, що міське повітря містить свинцю в 20 разів більше, ніж сільське, і в 2000 разів більше, ніж морське.

     Серйозні  наслідки має забруднення повітря  хлорфторметанами, або фреонами. Із широким використанням фреонів  у холодильних установках, у виробництві  аерозольних балонів зв'язана  їхня поява на більших висотах, у  стратосфері й мезосфері. Висловлюються  побоювання щодо можливої взаємодії  озону з галогенами, які виділяються  із фреонів під дією ультрафіолетового випромінювання. Зменшенню шару озонового екрана сприяють гази, що виділяються турбореактивними літаками, ракетами.

     В атмосферу Землі щорічно викидається  в середньому більше 400 млн. т головних забруднювачів: діоксида сірки, оксидів азоту, оксидів вуглецю й твердих часток.

     Одним з найнебезпечніших джерел забруднення  атмосфери є автомобільний транспорт. В 1900 р. у світі було 11 тис. автомобілів, в 1950 р. -  48 млн., в 1970 р. - 181 млн., в 1982 р. - 330 млн., у цей час - близько 500 млн. автомобілів. Вони спалюють сотні мільйонів тонн запасів нафтопродуктів. Підраховано, що один автомобіль за рік викидає в атмосферу 600 - 800 кг оксиду вуглецю, близько 200 кг незгорілих вуглеводнів і близько 40 кг оксидів азоту. У відпрацьованих газах автомобілів утримується близько 280 шкідливих компонентів, деякі з них мають канцерогенні властивості. Автомобільний транспорт стає одним з основних джерел забруднення навколишнього середовища.

     Радіоактивні  речовини відносяться до особливо небезпечних для людей, тварин і рослин. Джерела радіоактивного забруднення в основному техногенного походження. Це експериментальні вибухи атомних, водневих і нейтронних бомб, різні виробництва, пов'язані з виготовленням термоядерної зброї, атомні реактори й електростанції; підприємства, де використовуються радіоактивні речовини; станції по дезактивації радіоактивних відходів; сховища відходів атомних підприємств і установок; аварії або витоки на підприємствах, де виробляється й використовується ядерне паливо. Природні джерела радіоактивного забруднення в основному пов'язані з виходом на поверхню уранових руд і гірських порід, що мають підвищену природну радіоактивність (граніти,  пегматити).

     У цей час радіоактивне забруднення  атмосферного повітря над територією України визначається глобальним підвищеним радіаційним фоном, що був створений у результаті аварії, що сталася в 1986 р. на Чорнобильській АЕС.