Геоэкологические проблемы атмосферы

Озоновые дыры.

Озо́новая дыра́ — локальное падение концентрации озона в озоновом слое Земли. Озон – фактор, обеспечивающий биологически безопасный уровень ультрафиолетового излучения у поверхности Земли, поддерживающий в стабильном состоянии климат планеты и контролирующий содержание некоторых загрязнителей в атмосфере. Озонный слой расположен в стратосфере на высотах 20-30км. Общее количество озона в атмосфере оценивается в 3,3млрд.т. Если весь озон «собрать» у поверхности Земли при нормальной температуре и давлении, то получится газовый слой толщиной всего лишь 3мм! Озон распределен в атмосферном слое неравномерно – над тропиками его в среднем меньше, чем над полюсами. Образовавшиеся молекулы озона существуют недолго; происходит обратная реакция фоторазложения озона в результате поглощения им коротковолнового излучения Солнца. В результате этих процессов УФ-излучение превращается в тепловую энергию. Для нас же, всех живых существ Земли, главная «заслуга» озона состоит в том, что он, «жертвуя собой», поглощает лучи с длиной волны 240-260нм и, таким образом, не допускает высокоэнергетическое излучение Солнца к Земле. В процессе истории нашей планеты лишь с накоплением достаточного количества озона в стратосфере смогла спокойно оформляться и эволюционировать жизнь на Земле. Впервые «озоновая дыра» была обнаружена в 1975 году над Антарктидой. (Под «дырой» понимают не исчезновение, а лишь сильное истончение озонового слоя, когда защитный эффект поглощения УФ-излучения ослабевает). Главными виновниками истончения озонового слоя над отдельными регионами планеты являются хлорфторуглероды. Эти антропогенные вещества широко используются как хладагенты в холодильниках, как распыляющие газы в аэрозольных баллончиках и как пенообразователи в огнетушителях. Они используются человеком так широко, потому что являются химически инертными и нетоксичны для живых существ. Но эта инертность по мере накопления хлорфторуглеродов в атмосфере обернулась злом: беспрепятственно попадая в стратосферу, и подвергаясь там УФ-облучению, они в результате химических реакций разрушают молекулы озона.

Недавно английские химики предложили заменитель опасных хлорфторуглеродов – гидрофторуглерод, вещество, которое, сохраняя основные качества хлорфторуглеродов, довольно быстро разрушается в тропосфере и не успевает добраться до озонового экрана. Но проблема с «озоновыми дырами» все еще далека от разрешения. Ведь помимо хлорфторуглеродов есть и еще один газ, разрушающий озон – монооксид азота. Этот газ присутствовал в стратосфере и раньше, но в очень низких концентрациях. Однако в последнее время активное использование человеком сверхзвуковых транспортных самолетов привело к увеличению концентрации NO как раз на уровне «озонового щита»! Дело в том, что в двигателях внутреннего сгорания таких самолетов достигаются настолько высокие температуры, что в них начинают образовываться большие количества этих молекул. Поскольку правительство ни одной страны не пойдет в настоящее время на отказ от использования сверхзвуковых самолетов, придется искать другие решения, чтобы спасти «озоновый экран» планеты.

Кислотные дожди.

«Кислотные дожди» - это осадки, кислотность которых выше нормальной. Мерой кислотности является значение pH (водородный показатель). Шкала значения pH идет от 0 ( крайне высокая кислотность) до 14 (щелочная среда), причем нейтральная точка ( чистая вода) имеет pH=7. Дождевая вода в чистом воздухе имеет pH=5,6. Чем ниже значение pH, тем выше кислотность. Если кислотность воды ниже 5,5 , то осадки считаются кислотными.

Химический анализ кислотных осадков показывает присутствие серной (H2SO4) и азотной ( HNO3) кислот. Наличие серы и азота в этих формулах показывает, что проблема связана с выбросом данных элементов в атмосферу.

Диоксид серы в больших количествах попадает в атмосферу при сжигании топлива, а диоксид азота – при работе двигателей внутреннего сгорания. Эти газообразные продукты (диоксид серы и оксид азота) реагируют с атмосферной водой с образованием кислот (азотной и серной ). Кислотные дожди несут в себе угрозу окружающей среде. В водных экосистемах они вызывают гибель рыб и других водных обитателей. Подкисление воды рек и озер серьезно влияет и на сухопутных животных, так как многие звери и птицы входят в состав пищевых цепей, начинающихся в водных экосистемах. В лесных экосистемах под действием кислотных дождей часто происходит дефолиация (сброс хвои или листвы). Кислоты нарушают защитный восковой покров листьев, делая растения более уязвимыми для насекомых, грибов и микроорганизмов. Во время засухи через поврежденные листья испаряется больше влаги. Под действием кислот из горных пород и минералов высвобождается алюминий, а также ртуть и свинец, которые затем попадают в поверхностные и грунтовые воды. Алюминий способен вызывать болезнь Альцгеймера, разновидность преждевременного старения. Тяжелые металлы, находящиеся в природных водах, отрицательно влияют на почки, печень, центральную нервную систему, вызывая различные онкологические заболевания. Генетические последствия отравления тяжелыми металлами могут проявиться через 20 лет и более не только у тех, кто употребляет грязную воду, но и у их потомков. Кислотные дожди влияют даже на архитектурные памятники! Мраморные и известняковые скульптуры и памятники архитектуры Древней Греции очень сильно страдают от кислотных дождей. Так, храм Парфенон разрушился за последние 24 года сильнее, чем за 24 столетия до этого. Кислотные дожди разъедают металлы, краски, синтетические соединения. Ущерб от коррозии, причиняемой «кислотными дождями», только в США оценивается в десятки миллиардов долларов. Методы борьбы с образованием кислотных дождей направлены на улучшение технологии удаления соединений серы из воздушных выбросов промышленных предприятий и электростанций, для чего обычно используют устройство под названием скруббер. Правительства некоторых государств даже приняли законы, ограничивающие содержание загрязняющих веществ в выхлопах транспортных средств.

Фотохимический смог.

Фотохимический смог – комплексное загрязнение атмосферы, обусловленное застаиванием масс воздуха в крупных городах с развитой промышленностью и большим количеством транспорта. Произошло слово смог от двух английских слов «smoke» (дым) и «fog» (туман). Автомобильные двигатели внутреннего сгорания – вот главный источник смога. В выхлопах автомобилей содержатся оксиды азота и углерода, озон, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ)…Весь этот «букет» в сырую погоду висит в воздухе в виде аэрозоля, снижая видимость автомобилисту и заставляя кашлять и задыхаться пешехода.

ПАУ и озон – сильные окислители, они пагубно влияют на городскую растительность, ингибируя многие ферментативные реакции в организмах растений. Оксиды азота и углерода тоже отрицательно влияют на живые организмы – под их воздействием обесцвечиваются листья, увядают цветы, прекращается плодоношение и рост. Такое действие объясняется образованием кислот при растворении оксидов в межклеточной и внутриклеточной жидкостях. Количество выбрасываемых загрязнителей и доля их в выхлопах автомобиля зависят от режима работы двигателя. В больших городах различные виды хозяйственной деятельности также способствуют образованию смога. Так, знаменитый английский смог формировался на основе интенсивной добычи и использования угля в качестве традиционного вида топлива. С середины 60-х годов обдуманный переход на сжигание бездымного топлива, внедрение очищающих устройств и фильтров, жесткий контроль автомобильных выбросов привели к тому, что доля загрязнений в воздухе Лондона резко сократилась. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических

реакций при определенных условиях:  наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота,  углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации  и  безветрия  или  очень слабого  обмена воздуха в приземном слое при мощной и в  течение не менее суток повышенной инверсии.  Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации  реагирующих  веществ.  Такие условия создаются  чаще  в июне-сентябре и реже зимой.  При продолжительной ясной погоде солнечная радиация  вызывает  расщепление молекул диоксида азота образованием оксида азота и атомарного кислорода. 

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРОБЛЕМЫ

АТМОСФЕРЫ

Выполнили:

Студентки 5 курса

Спец. «География»

Семенова Т.С.

Сухоручка У.В.

Ставрополь, 2011