Реферат на тему:
Повітря як об’єкт аналізу та контролю
План
1. Атмосферне повітря. Основні поняття, визначення і характеристики.
2. Характеристика забруднюючих атмосферу речовин і класифікація джерел
забруднення.
3. Вплив кліматичних факторів на розсіювання домішок в атмосфері.
1. Атмосфера — зовнішня газова оболонка Землі, механічна суміш різних
газів, водяної пари і твердих (аерозольних) часток.
Атмосферне повітря необхідне для дихання живих організмів (істот),
використовується в технологічних процесах горіння і плавки як сировина
для одержання кисню, азоту, інертних газів, оксиду вуглецю. Атмосфера є
середовищем для розміщення газоподібних відходів виробництва. Під
впливом атмосферних опадів, сонячної радіації й у результаті переносу
повітряних мас атмосферне повітря позбавляється сторонніх домішок. Цей
процес називається самоочищенням атмосфери.
Атмосфера виконує наступні функції:
– містить кисень, необхідний для дихання живих організмів;
– є джерелом вуглекислого газу для фотосинтезу рослин;
– захищає живі організми від космічних випромінювань;
– зберігає тепло Землі і регулює клімат;
– трансформує газоподібні продукти обміну речовин;
– переносить водяну пару по планеті;
– є середовищем життя літаючих форм організмів;
– служить джерелом хімічної сировини й енергії;
– приймає і трансформує газоподібні і пилоподібні відходи.
Склад атмосфери знаходиться в стані динамічної рівноваги, підтримуваного
такими кліматичними факторами, як переміщення повітряних мас (вітер і
конвекція) і атмосферні опади, життєдіяльність тваринного і рослинного
світів, особливо лісів і планктону світового океану, а також у
результаті космічних процесів, геохімічних явищ і господарської
діяльності людини.
Загальна маса атмосфери складає 5,14-1015 т. Близько 50% маси атмосфери
припадає на нижній шар товщиною близько 5 км. Маса шару товщиною 30 км
складає 99% усієї маси атмосфери.
По вертикалі атмосфера має шарувату будову. Виділення окремих зон
базується на зміні температури з висотою.
Верхня границя атмосфери чітко не виділяється. Вона переходить поступово
в космічний простір.
Середня температура атмосфери на середніх широтах зменшується лінійно з
висотою до відмітки 11 км.
Розходження в нагріванні повітря приводять до горизонтальних градієнтів
тиску, що, у свою чергу, є причиною конвекції горизонтальних переміщень
повітряних мас.
На переміщення повітряних мас впливають також сила Кориолиса, що виникає
внаслідок обертання Землі; відцентрове прискорення, що виникає в
районах, що прилягають до областей високого і низького тиску; сили
тертя, що сповільнюють рух повітря поблизу земної поверхні. У північній
півкулі рух повітряних потоків навколо центрів високого тиску
здійснюється по годинній стрілці з відхиленням назовні і униз від
кругового руху. Цей потік одержав назву низхідного і є одним з можливих
перешкод для розсіювання забруднюючих речовин в атмосфері.
При русі повітряних потоків навколо центрів низького тиску вектор
швидкості спрямований усередину і нагору від кругового руху проти
часової стрілки. У цьому випадку забруднюючі речовини з нижніх шарів
атмосфери переносяться нагору і розсіюються у великих обсягах повітря.
При русі повітря в північній півкулі проти часової стрілки навколо
центра низького тиску формується циклон, при русі в напрямку
годинникової стрілки навколо центра високого тиску — антициклон.
2. Забруднення атмосфери — зміна складу атмосфери в результаті попадання
до неї домішок.
Домішка в атмосфері — це розсіяна в атмосфері речовина, що не міститься
в її постійному складі.
Забруднююче повітря речовина — це домішки0 в атмосфері, що створює
несприятливий вплив на навколишнє середовище і здоров’я населення.
Оскільки домішки в атмосфері можуть піддаватися різним перетворенням, їх
можна умовно розділити на первинні і вторинні.
Первинні домішки в атмосфері — домішки, що зберегли за розглянутий
інтервал часу свої фізичні і хімічні властивості.
Перетворення домішок в атмосфері — процес, при якому домішки в атмосфері
піддаються фізичним і хімічним змінам під впливом природних і
антропогенних факторів, а також у результаті взаємодії між собою.
Вторинні домішки в атмосфері —- це домішки в атмосфері, що утворилися в
результаті перетворення первинних домішок.
По впливу на організм людини забруднення атмосфери розділяють на фізичне
і хімічне. До фізичного відносять: радіоактивне випромінювання, тепловий
вплив, шум, низькочастотні вібрації, електромагнітні поля. До хімічного
— наявність хімічних речовин і їхніх з’єднань.
Викиди в атмосферу забруднюючих речовин характеризуються за 4 ознаками:
за агрегатним станом, хімічним складом, розміру часток і масовій витраті
викинутої речовини.
Забруднюючі речовини викидаються в атмосферу у виді суміші пилу, диму,
туману, пари і газоподібних речовин.
Джерела викидів в атмосферу підрозділяють на природні, обумовлені
природними процесами, і антропогенні (техногенні), що є результатом
діяльності людини.
До числа природних джерел забруднення атмосферного повітря відносять
пилові бурі, масиви зелених насаджень у період цвітіння, степові і
лісові пожежі, виверження вулканів. Домішки, які виділяються природними
джерелами:
– пил рослинного, вулканічного, космічного походження, продукти ерозії
ґрунту, частки морської солі;
– тумани, дим і гази від лісових і степових пожеж;
– гази вулканічного походження;
– продукти рослинного, тваринного, бактеріального походження.
Природні джерела звичайно бувають площинними (розподіленими) і діють
порівняно короткочасно. Рівень забруднення атмосфери природними
джерелами є фоновим і мало змінюється з часом.
Антропогенні (техногенні) джерела забруднення атмосферного повітря,
представлені головним чином викидами промислових підприємств і
автотранспорту, відрізняються численністю і різноманіттям видів.
Джерела викидів в атмосферу підрозділяють на: точкові, лінійні і
площинні.
Кожний з них може бути затінений і незатінений.
Точкові джерела — це забруднення, зосереджені в одному місці. До них
відносяться димарі, вентиляційні шахти, вентилятори на дахах.
Лінійні джерела мають значну довжину. Це аераційні ліхтарі, ряди
відкритих вікон, близько розташовані дахові вентилятори. До них можуть
бути також віднесені автотраси.
Площинні джерела. Забруднення, що тут видаляються, розосереджені по
площині промислової площадки підприємства. До площинних джерел
відносяться місця складування виробничих і побутових відходів,
автостоянки, склади паливо-мастильних матеріалів.
Незатінені, чи високі, джерела розташовані в недеформованому потоці
вітру. Це димарі й інші джерела, що викидають забруднення на висоту, що
перевищує в 2,5 рази висоту розташованих поблизу будинків і інших
перешкод.
Затінені джерела розташовані в зоні аеродинамічної тіні будинку чи іншої
перешкоди.
Джерела викидів забруднюючих речовин в атмосферу підрозділяють на
організовані і неорганізовані.
З організованого джерела забруднюючі речовини надходять в атмосферу
через спеціально споруджені газоходи, і повітряні труби.
Неорганізоване джерело виділення забруднюючих речовин утвориться в
результаті порушення герметичності устаткування, відсутності чи
незадовільної роботи устаткування по відсмоктуванні пилу і газів, у
місцях завантаження, чи вивантаження чи збереження продукту. До
неорганізованих джерел відносять автостоянки, склади паливо-мастильних
чи сипучих матеріалів і інші площинні джерела.
Найбільш розповсюдженими забруднюючими речовинами, що надходять в
атмосферне повітря від техногенних джерел, є: оксид вуглецю СО; диоксид
сірки SО2; оксиди азоту; вуглеводні СН; пил. (Коротка х-ка)
Згідно з ГОСТ викиди в атмосферу класифікуються (з присвоєнням певного
буквинного та цифрового індексу):
– за агрегатним станом на: газові (А), рідкі (К), тверді (Т);
– за хімічним складом: сірчистий ангідрид (01), оксид вуглецю (02),
оксид азоту (03), фтор та його сполуки (04), хлор (07), аміак (10),
кислоти (20), вапняки (21), сажа (23), метали та їх сполуки (24), пил
(25), інші (26);
– за розміром частин: менше 0,5?10 (в мінус 6 степені) м (1); від 0,5?10
(в мінус 6 степені) м до 3?10 (в мінус 6 степені) м (2)…
– за масою домішок; менше 1 кг/год (1); від 1 до 10 кг/год (2)…
3. Метеорологічні умови мають суттєвий вплив на переміщення і
розсіювання природних мас в атмосфері. Найбільший вплив здійснюють режим
вітру і температури (температурна стратифікація), опади, тумани, сонячна
радіація.
Вітер може по різному впливати на процес розсіювання домішок в
залежності від типу джерела і характеристики викидів. Якщо вихідні гази
перегріті відносно навколишнього повітря, то вони наділенні початковою
висотою підйому. В зв’язку з цим поблизу джерела створюється поле
вертикальних швидкостей, які сприяють підніманню факелу і переносу
домішок вверх. Це підняття обумовлює зменшення концентрації домішок при
землі. Ця концентрація зменшується і при дуже сильних вітрах, однак це
відбувається за рахунок швидкого переносу домішок у горизонтальному
напрямку. У результаті найбільші концентрації домішок у приземному шарі
формуються при деякій швидкості, що називають “небезпечна”.
При низьких чи холодних джерелах викидів підвищений рівень забруднення
повітря спостерігається при слабких вітрах (w = 0—1 м/с) унаслідок
скупчення домішок у приземному шарі. Прямий вплив на забруднення повітря
в місті здійснює напрям вітру. Істотне збільшення концентрації домішків
спостерігається тоді, коли переважають вітри з боку промислових
об’єктів.
Якщо температура навколишнього повітря знижується з висотою, нагріті
струмені повітря піднімаються нагору (конвекція), а замість них
опускаються холодні. Такі умови називаються конвективними.
Якщо вертикальний градієнт температури буде негативним (температура
зростає з висотою), то потік, що піднімається вертикально стає
холоднішим навколишніх мас і його рух згасає. Такі умови називаються
інверсійними.
Якщо підвищення температури починається безпосередньо від поверхні
землі, інверсію називають приземною, якщо ж з деякої висоти над
поверхнею землі — піднятої. Інверсії утрудняють вертикальний
повітрообмін і розсіювання домішок в атмосфері.
Для стану атмосфери в містах найбільшу небезпеку представляє приземна
інверсія в сполученні зі слабкими вітрами, тобто ситуація “застою
повітря”.
Тумани на вміст забруднюючих речовин в атмосфері впливають у такий
спосіб. Краплі туману поглинають домішки, причому не тільки що поблизу
підстилаючої поверхні, але і з вищих, найбільш забруднених шарів
повітря. Унаслідок цього концентрація домішок сильно зростає в шарі
туману і зменшується над ним. Розчинення сірчистого газу в краплях
туману приводить до утворення сірчаної кислоти.
Опади очищають повітря від домішок. Після тривалих інтенсивних опадів
високі концентрації домішок в атмосфері практично не спостерігаються.
Сонячна радіація обумовлює фотохімічні реакції в атмосфері з утворенням
різних вторинних продуктів, що володіють часто більш токсичними
властивостями, ніж речовини, що надходять від джерел викидів. Таким
чином, відбувається окислювання сірчистого газу з утворенням сульфатних
аерозолей.
У великих містах формується свій мікроклімат, істотно міняються
аеродинамічні, радіаційні, термічні і вологі характеристики атмосфери.
Виділення в містах великої кількості тепла, зміна газового й
аерозольного складу повітря приводять до підвищення температури повітря
й утворення так званих “островів тепла”. Підвищення температури над
великим містом в порівнянні з температурою навколишньої місцевості може
спостерігатися до висоти в декілька сот метрів.
Смог (від англійського дим, туман) — атмосферне явище, що настає при
збігу визначених метеорологічних умов і високого ступеня забруднення
повітряного басейну. Розрізняють наступні види смогів: фотохімічний,
лондонський і крижаний.
Фотохімічний смог утворюється в ясну сонячну погоду, при низької
вологості, температурі вище +30° С, повній відсутності вітру і високого
забруднення повітря. При фотохімічному смозі спостерігається поява
блакитнуватого серпанка чи білуватого туману і зв’язане з цим погіршення
видимості. Основними хімічними сполуками, що забезпечують перераховані
вище властивості смогу, є озонид вуглецю і пероксіаціл-нітрати (ПАН), що
утворюються в результаті хімічних реакцій вуглеводнів, що знаходяться в
повітрі, з оксидами азоту і вуглецю під впливом сонячної радіації
(фотохімічний ефект).
Смог викликає в людей роздратування органів почуттів, хімічно діє як
окислювач (підсилює корозію металів, приводить до розтріскування гуми).
Фотохімічний смог характерний для таких міст, як Дніпропетровськ,
Донецьк, Запоріжжя.
Лондонський смог формується при вологості повітря близько 100%,
температурі 0°С, тривалій штильній погоді і високій концентрації
продуктів згоряння твердого і рідкого палива (SО2, сажі, NО і СО).
Спостерігається частіше в осінньо-зимовий період, характерний для
помірних широт з вологим морським кліматом. Смог одержав свою назву
після катастрофи у столиці Великобританії, у грудні 1952 р., зв’язаної з
високим забрудненням повітря і тривалим штилем протягом двох тижнів. У
цей період різко підвищилося число легеневих і серцево-судинних
захворювань, смертність збільшилася більш, ніж у 10 разів. Подібні
ситуації повторювалися в грудні 1956 і січні 1957 р. Завдяки вжитим
заходам по обмеженню пилогазових викидів забруднення атмосферного
повітря в Лондоні значно знизилося. Так, у період 1952—1970 р. викиди
сажі при опаленні житлових будинків скоротилися з 130 тис. т у рік до 10
тис. т, а від промислових підприємств із 50 тис. т до 5,0 тис. т у рік.
Сильний туман, що утворився в грудні 1972 р., що висів над містом
протягом двох тижнів, цього разу не викликав серйозних наслідків для
населення.
Смог типу лондонського характерний для Маріуполя, Одеси й інших
приморських міст.
Крижаний смог характерний для міст, розташованих у високих (північних)
широтах. Він утвориться при температурах нижче — 30° С, повному штилі,
високій вологості повітря і наявності могутніх джерел забруднення
атмосфери. При низькій температурі крапельки водяної пари перетворюються
в кристалики льоду (розміром 5-10 мкм) і повисають у повітрі у виді
густого білого тумана, видимість зменшується до 8-10 м. На кристаликах
льоду адсорбуються часточки і молекули пилогазових викидів. Стаючи
тяжчими, кристалики льоду опускаються до приземного шару. Подих у такому
тумані стає неможливим.
Для України крижаний смог не характерний.
Література:
1. Білявський Г.О., Фурдуй Р.С. Практикум із загальної екології.
2. Джигирей В.С. Екологія та охорона навколишнього природного
середовища: Навч. посіб.- К.: Т-во “Знання”, КОО, 2000.-203 с.
3. Донской Н.П., Донская С.А. Основы экологии и экономика
природопользования.- Мн.: УП «Технопринт», 2000.- с 308.
4. Дорогунцов С.І., Коценко К.Ф., Аблова О.К. та ін. Екологія:
навчально-методичний посібник.-К.: КНЕУ,1999,-С.152.
5. Экология города: Учебник. Под ред. док. тех. наук Стольберга Ф.В.-
К.: Либра, 2000.- 464с.
6. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий
курс: В 2 т. Т. 1. Теоретические основы инженерной экологии: Учеб.
Пособие для вузов / Под ред. И.И. Мазура.- М.: Высш. Шк., 1996.- 637 с.
7. Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. Общий
курс: В 2 т. Т. 2. Справочное пособие / Под ред. И.И. Мазура.- М.: Высш.
Шк., 1996.- 655 с.
8. Охрана окружающей среды: Учеб. для техн. спец. вузов / С.В. Белов,
Ф.А. Козьяков, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. 2-е изд., испр.
и доп.- М.: Высш. шк., 1991.- 319 с.
9. Охрана окружающей природной среды / Под ред. Г.В. Дуганова.- К.: В.
ш., 1988.- 305 с.
10. Сахаев В.Г., Щербицкий В.В. Экономика природопользования и охрана
окружающей среды. – К.: Вища шк. Головное изд-во, 1987. – 263 с.
11. Топчиев А.Г. Геоэкология: географические основы природопользования.
Одесса. “Астропринт”. 1996, 392 с.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
