Реферат: Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время внимание мировой общественности все чаще привлекает проблема антропогенного загрязнения окружающей среды. Такое внимание к проблеме можно объяснить по-разному, но наиболее правдоподобным объяснением, на мой взгляд, является то, что эта проблема действительно существует и представляет реальную угрозу для жизни человека и вообще всех живых организмов. Нельзя не принимать во внимание и то, что загрязнение окружающей среды наносит огромный ущерб экономике различных государств. На борьбу с загрязнением окружающей среды ежегодно тратятся огромные суммы, однако, в большинстве случаях, и их недостаточно для того, чтобы принципиально что-либо изменить. Именно актуальностью поставленной проблемы обусловлен выбор темы этой работы.
Конечно, в пределах одной работы невозможно полностью рассмотреть проблему загрязнения окружающей среды. Эту проблему вряд ли вообще можно рассмотреть полностью. Поэтому здесь будет рассмотрено загрязнение лишь одной части окружающей среды, а именно атмосферы. Атмосфера, как часть окружающей среды также была выбрана не случайно. Ведь воздух, окружающий нас, является частью атмосферы. Как известно, человек не может прожить без воздуха и пяти минут. Таким образом, с последствиями загрязнения атмосферы сталкивается абсолютно каждый, поэтому эта проблема будет актуальна всегда и для всех людей.
Стоит особо отметить, что, останавливая свой выбор на загрязнении атмосферы, я не отрицаю опасность загрязнения других частей окружающей среды, загрязнение которых не будет рассмотрено в рамках этой работы.
Целью этой работы является подробное рассмотрение проблемы загрязнения атмосферы. При этом загрязнение представлено как совокупность загрязнителей, поэтому рассмотрение проблемы сводится к рассмотрению основных загрязнителей и их влияния на окружающую среду и здоровье человека. Раскрытие проблемы нельзя считать полным, если не указать методы борьбы с загрязнением атмосферы. Эти методы также нашли отражение в конце теоретической части работы.
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
(ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ)
§1. Состав атмосферного воздуха и слои атмосферы.
Атмосфера – это газовая оболочка, окружающая землю. Чистый сухой атмосферный воздух на 99% состоит из газообразных азота и кислорода. Однако чистый воздух содержит еще несколько компонентов, которые, хотя и присутствуют лишь в незначительных количествах, играют весьма важную роль. Первый из этих компонентов – двуокись углерода (углекислый газ), оказывающая сильное влияние на температуру земной атмосферы. Другой компонент – озон. Важным компонентом воздуха является также водяной пар. Содержание водяного пара колеблется от 0% по объему в сухом воздухе до примерно 4% во влажном воздухе. Пылевые частицы как от промышленных, так и природных источников (например, вулканов) также могут быть весьма существенным компонентом воздуха, хотя обычно присутствуют в относительно небольших количествах. Также в воздухе в очень небольших количествах содержатся аргон и другие инертные газы. Основные компоненты чистого сухого воздуха и их процентные доли приведены в таблице 1.
Таблица 1. Компоненты чистого сухого воздуха.
| КОМПОНЕНТЫ | СОДЕРЖАНИЕ (ПО ОБЪЕМУ), % |
| Азот(N2 ) | 78,08 |
| Кислород (O2 ) | 20,94 |
| Аргон (Ar) | 0,93 |
| Двуокись углерода (CO2 ) | 0,03 |
| Озон (O3 ) | Менее 0,00005 |
Кислород, содержащийся в воздухе, жизненно необходим для дыхания растений и животных. Озон обеспечивает защиту от ультрафиолетового излучения Солнца, которое может быть губительно для жизни. Однако и кислород, и озон не всегда входили в состав земной атмосферы.
Ученые считают, что 4,5 – 5 млрд. лет назад атмосфера Земли имела состав, аналогичный составу вулканических выбросов, состоящих в основном из водяного пара, двуокиси углерода и азота. В процессе охлаждения первобытной Земли, когда ее кора постепенно затвердевала, сильные дожди в основном вымыли из атмосферы углекислый газ. Кислород, содержащийся ныне в атмосфере, имел совершенно иной источник происхождения, а именно зеленые растения. Под действием солнечных лучей из кислорода образовался озон.
Компоненты атмосферы далеко неравномерно распределены в ней. Специалисты, изучающие атмосферу, выделяют в ней несколько зон, располагающихся на различных высотах от Земли в зависимости от их температуры.
Самый близкий к поверхности земли слой называется тропосферой. В этом слое высотой 9 – 10 км в основном происходят все те явления, которые мы именует погодой. Именно в этой части атмосферы образуются все осадки в виде дождей, почти все облака и возникает подавляющее число гроз и штормов. Выше располагается стратосфера (около 40 км). Температура в этом слое сначала остается постоянной, а затем начинает повышаться с высотой. В стратосфере сконцентрирована основная часть атмосферного озона, и именно это обстоятельство обуславливает такое повышение температуры. Озон поглощает ультрафиолетовые лучи Солнца, что и вызывает разогрев стратосферы. На высоте более 50 км начинается мезосфера – зона, где температура опять понижается. Наконец, еще выше (более 80 км) над земной поверхностью распложена термосфера, не имеющая определенной верхней границы. В этой области температура вновь увеличивается с высотой.
Наибольшее воздействие человек оказывает на нижние (находящиеся ближе к Земле) слои атмосферы – тропосферу и стратосферу. Именно об их загрязнении пойдет речь в следующих разделах.
§2. Основные загрязнители атмосферы.
Загрязнение, согласно принятому ООН определению, – это экзогенные химические вещества, встречающиеся в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве. Однако по большому счету загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количествах выше естественных. Под атмосферным загрязнением понимают присутствие в воздухе газов, паров, частиц, твердых и жидких веществ, тепла, колебаний, излучений, которые неблагоприятно влияют на человека, животных, растения, климат, материалы, здания и сооружения.
По происхождению загрязнения делят на природные, вызванные естественными, часто аномальными процессами в природе, и антропогенные, связанные с деятельностью человека. С развитием производственной деятельности человека все большая доля в загрязнении атмосферы приходится на антропогенные загрязнения.
Антропогенные источники загрязнения атмосферы делятся на группы: промышленные предприятия, транспорт, бытовое и коммунальное хозяйства. Промышленные источники в свою очередь разделяются по областям, а также по ингредиентам. Роль отдельных источников загрязнения в России оценивается следующим образом: теплоэлектростанции выбрасывают 27% общих поступлений загрязняющих веществ в атмосферу, черная металлургия – 24%, цветная металлургия – 10, нефтедобыча и нефтехимия – 15, автотранспорт – 13, предприятия стройиндустрии – 8, химическая промышленность – 1%.
Воздействие энергетики на состояние воздушного бассейна определяется, главным образом, видом сжигаемого топлива. Выбросы электростанций, потребляющих уголь, составляют 139 млн. кг в год оксидов серы, 21 млн. кг оксидов азота, 5 млн. кг твердых частиц.
Черная и цветная металлургия – следующий по интенсивности источник загрязнения атмосферы. При выплавке чугуна и переработки его на сталь в атмосферу выбрасываются соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути, цианистый водород и смолистые вещества. Значительную роль в загрязнении атмосферы играют выбросы сталеплавительных цехов. Преобладающая часть пыли мартеновских печей состоит из триокиси железа и триокиси алюминия.
Воздушные выбросы нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности содержат большое количество углеводородов, сероводорода и дурно пахнущих газов. Выброс в атмосферу вредных веществ на нефтеперерабатывающих заводах происходит вследствие недостаточной герметизации оборудования.
В выхлопах двигателей внутреннего сгорания содержатся окись углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, сажа, бенз(а)пирен и некоторые другие загрязнители. Специалисты установили, что один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы в среднем более 4 т кислорода, выбрасывая с отработанными газами примерно 800 кг окиси углерода, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов.
Производство цемента и строительных материалов также может быть источником загрязнения атмосферы различной пылью. Основные технологические процессы их производства – измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.
Наконец, заводы синтетического каучука выбрасывают в атмосферу такие вредные вещества, как стирол, дивинил, толуол, ацетон, изопрен и др.
После рассмотрения основных источников загрязнения обратимся к характеристике загрязнений теми веществами, которые они выбрасывают в атмосферу.
Загрязнение воздуха оксидами серы. Соединения серы поступают в воздух в основном при сжигании богатых серой видов горючего, таких, как уголь и мазут.
Не все виды топлива содержат значительные количества серы. В углях некоторых сортов содержится всего 0,5% серы, тогда как в других – до 6%. Уголь широко используется в производстве стали, но в первую очередь он применяется как топливо для получения пара и последующего генерирования электрической энергии. Среднее содержание серы в углях, идущих на получение электроэнергии, составляет 2,5%.
При сгорании в топках электростанций каждого миллиона тонн угля выделяется 25 тыс. тонн серы. Разумеется, эта сера выделяется не в элементарной форме, а главным образом в виде сернистого газа – двуокиси серы.
Сера также содержится в сырой нефти, однако ее содержание не превышает 1%. При перегонке нефти большая часть серы из продуктов перегонки, таких, как керосин и бензин, удаляется. Содержащие серу отходы сжигаются в процессе перегонки. Вот почему керосин и бензин делают лишь небольшой вклад в выбросы оксидов серы, попадающих в атмосферу.
При перегонке нефти большая часть серы переходит в мазут – самую тяжелую фракцию перегонки. В нем может содержаться от 0,5 до 5,0% серы, хотя посредством дополнительных процедур перегонки содержание серы в мазуте можно еще уменьшить.
В отличие от нефти и угля природный газ практически не содержит серы. С этой точки зрения газ является экологически чистым топливом.
Таким образом, антропогенные источники выбросов в атмосферу диоксида серы можно выразить следующей диаграммой:
Диаграмма 1.Источники выбросов в атмосферу диоксида серы, %
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--