Атмосферные процессы
Федеральное агентство по образованию
Московский Государственный Строительный Университет
Авторы: А.С. Маршалкович, М.И. Афонина, Т.А. Алешина.
ЭКОЛОГИЯ - Конспект лекций.
Москва 2009
Московский Государственный Строительный Университет
Авторы: А.С. Маршалкович, М.И. Афонина, Т.А. Алешина.
ЭКОЛОГИЯ - Конспект лекций.
Москва 2009
Введение.
Тема 1. Учение о биосфере и ее эволюции.
Тема 2. Основные законы и принципы экологии.
- Абиотические факторы воздушно-наземной среды.
- Абиотические факторы почвенного покрова.
- Абиотические факторы водной среды.
- Биотические факторы.
- Некоторые законы и понятия экологии.
- Закон ограниченности природных ресурсов. (правило одного процента)
- Понятие об экологической нише.
- Правило обязательного заполнения экологических ниш.
- Адаптация живых организмов к экологическим факторам.
- Популяция, ее структура и динамика.
- Структура водной и наземной экосистем.
- Гомеостаз и сукцессия экологической системы.
- Законы термодинамики.
- Антропогенные воздействия на экосистемы.
- Круговорот воды.
- Эвтрофикация и меры борьбы с нею.
- Атмосферные процессы.
- Кислотные осадки.
- Круговорот углерода. «Парниковый» эффект
- Круговорот азота.
- Круговорот серы.
- Круговорот фосфора.
- Круговорот радионуклидов.
- Круговорот токсичных элементов.
- Глобальные экологические проблемы.
- Загрязнения окружающей среды.
- Загрязнение гидросферы.
- Экологическая надежность и безопасность.
Список использованной литературы.
Атмосферные процессы.
На организмы и людей отрицательно влияет загрязнение воздуха. Не требует доказательства, что устойчивость биосферы зависит от чистоты воздуха. Известно, что без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – до 5 суток, а без воздуха – не проживет и 5 мин. Поэтому ясно, как велика роль атмосферы для решения связанных с нею экологических задач.
Атмосфера является газовой оболочкой Земли и состоит из нескольких сфер, между которыми имеются переходные слои – паузы (рис. 14).
Рис. 14 Вертикальный разрез атмосферы.
Наиболее изученный участок атмосферы (от уровня моря до Н=100 км) делится на 4 части:
- тропосфера – от уровня моря до 12 км над поверхностью;
- стратосфера – от 12 км до 50 км;
- мезосфера - от 50 км до 85 км;
- термосфера (ионосфера) - выше 85 км.
Загрязнение атмосферы вызывается природными и антропогенными источниками, выбрасывающими твердые, жидкие, газообразные и смешанные вещества: периодически или непрерывно, с очисткой или без нее, нагретые или холодные, организованно (через специальные сооружения – трубы и газоходы) или неорганизованно (в результате нарушения технологий и аварий. В результате можно следующим образом представить схему движения загрязнителей в атмосфере.
Рис. 15 Схема движения загрязнителей в атмосфере.
Природные загрязнители: пыль, газы, продукты разложения растений, животных, микроорганизмов. Антропогенные загрязнители: газы, пыль, зола, сажа. Отличие природных загрязнителей от антропогенных состоит в том, что даже при значительной интенсивности (например, после извержения вулкана) они не оказывают существенного влияния на природу. К антропогенным источникам загрязнений относят промышленные, транспортные и бытовые выбросы, которые могут быть в виде газов, пыли и сажи. Механические и химические загрязнения – это выбросы в атмосферу пыли, дыма и сажи от цементных заводов и других промышленных производств, сгорания угля, стирающейся с покрышек резины транспорта.
Наиболее часто в атмосферу поступают: зола, пыль, ZnO, ZnCl2, SO2, SO3, NO, NO2, NH3, O3, смолы, силикаты, радиоактивные газы, аэрозоли. Атмосферу загрязняют все виды транспорта, однако больше всего – автомобили (55% транспортных средств). Один легковой автомобиль, проходя в год 15 000 км, потребляет примерно 4 т кислорода, сжигает около 2-3 т топлива и выбрасывает в окружающую среду 3250 кг СО2, 530 кг СО, 27 кг NO, 10 кг резиновой пыли. Велико загрязнение атмосферы тепловыми электростанциями после сжигания в течение 1 года 2,1 млрд. т каменного угля и 0,8 млрд. т бурого угля в окружающую среду выбрасывается: 225 тыс. т мышьяка (все мировое производство в год – 40 тыс. т): 255 тыс. т германия (производство - 100 тыс. т): 153 тыс. т кобальта (производство – 1,3 тыс. т). Заводы строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, SO2, NO2, от нефтехимических предприятий поступают в атмосферу углеводороды, сероводород, бензол, толуол, стирол, ацетон и др.
Серьезным фактором является радиоактивное заражение атмосферы (в результате ядерных взрывов, работы АЭС и др. реакторов). Радионуклиды проникают при взрывах в стратосферу, переносятся воздушными течениями и могут находиться в аэрозоле 3-9 лет, а в нижних слоях атмосферы – до 3-х месяцев. Постепенно они осаждаются на землю или вымываются осадками.
Смог
В результате повышения загрязнения воздуха в некоторых городах и ухудшения атмосферного обмена может деградироваться воздушный бассейн. Одним из проявлений этого явления смог – смесь токсичных туманов, проявляющаяся при высокой влажности в холодное время года.Различают два вида смога:
- смог, связанный с загрязнением атмосферы копотью или дымом, содержащими диоксид серы (Лондонский смог);
- смог, вызванный загрязнением воздуха выхлопными газами транспорта, содержащими оксиды азота (смог Лос-Анжелеса).
hν
NO + O3 → NO2 + O2
hν
NO2 → NO + O
O + O2 → O3
Фотохимический смог – смесь газов и аэрозолей, образующаяся в результате фотохимических реакций под воздействием солнца между загрязнениями и компонентами воздуха, он поглощает около 80% УФ-лучей. Смог усиливается при определенных погодных условиях, особенно – при температурной инверсии. Обычно на высоте температура воздуха ниже, чем на поверхности Земли, в этом случае теплый воздух поднимается от земли, унося с собой загрязненные вещества и рассеивая их на высоте. При температурной инверсии слой холодного воздуха над землей перекрыт теплым. В результате восходящее движение воздуха, уносящее загрязняющие вещества, блокируется, и они накапливаются над землей. У многих людей смог вызывает головные боли, тошноту, раздражение глаз и горла, ухудшает общее состояние, особенно, при респираторных заболеваниях (астма, энфизема легких).
