2.2. Атмосфера

Атмосфера — огромная воздушная система. Нижний слой (тропосфе­ра) толщиной 8 км в полярных и 18 км в экваториальных широтах (80% воздуха), верхний слой (стратосфера) толщиной до 55 км (20% воздуха). Атмосфера характеризуется газовым химическим составом, влажностью, составом взвешенных веществ, температурой. В нор­мальных условиях химический состав воздуха (по объему) следу­ющий, %: азот — 78,08; кислород — 20,95; углекислый газ — 0,03; аргон — 0,93; неон, гелий, криптон, водород — 0,002; озон, метан, оксид углерода и оксид азота — десятитысячные доли %.

Общее количество свободного кислорода в атмосфере — 1,5 х 10¹⁵ т.

Назначение атмосферы в экосистеме Земли — обеспечение человека, животного и растительного мира жизненно необходимыми газовыми элементами (кислород, углекислый газ), защита Земли от метеорит­ного воздействия, космического радиационного и солнечного облуче­ния, обеспечение процессов производственной деятельности человека газовыми элементами (кислородом, азотом, водородом и нейтральными газами). В процессе существования атмосфера подвергается следую­щим изменениям:

• безвозвратному изъятию газовых элементов;

• временному изъятию газовых элементов;

• загрязнению газовыми примесями, разрушающими ее структуру;

• загрязнению взвешенными веществами;

• нагреванию;

• пополнению газовыми элементами;

• самоочищению.

Кислород — наиболее важная для человека составная часть воздуха. При нехватке кислорода у человека развиваются явления компенса­торного характера: учащается дыхание, ускоряется ток крови и т. д. За 60 лет жизни человека в городе через его легкие проходит 200 г вред­ных химических веществ, 16 г пыли, 0,1 г металлов. Из наиболее опас­ных для человека веществ можно назвать канцероген бензопирена (продукт термического разложения сырья и горения топлива), фор­мальдегид и фенол.

Автомобильный транспорт потребляет кислород из воздуха для обеспечения процесса горения в двигателях; загрязняет атмосферу угле­кислым газом, пылью, взвешенными продуктами сгорания бензина (свинец, сернистый ангидрид и др.). С автомобильным транспортом связано около 13% всех загрязнений атмосферы. Их уменьшают путем совершенствования топливной системы автомобилей, использования двигателей электрических, на природном газе, на водороде или низко­сернистом бензине, прекращения использования этилированного бен­зина, применения катализаторов и фильтров для выхлопных газов.

В процессе горения органического топлива (уголь, нефть, природ­ный газ, древесина) интенсивно потребляется кислород и атмосфера загрязняется углекислым газом, соединениями серы, взвешенными веществами (табл. 2.2). Наряду с искусственно вызванными возника­ют такие процессы горения, как пожары в быту, в лесу, на складах угля, возгорание выходов природного газа, пожары на нефтепромы­слах и при перевозке топлива. На все формы сжигания топлива, на получение металлургической и химической продукции, на дополни­тельные окисления различных отходов в 1990-х гг. ХХв. ежегодно рас­ходовалось 10-20 млрд т кислорода. К концу столетия эта величина возросла до 50 млрд т. Повышение расхода кислорода, вызванное ак­тивизацией хозяйственной деятельности человека, составляет не ме­нее 10-16% ежегодного биогенного образования. Это вызывает тревогу.

^А

^т

о о

-е-

■а аз

⁷

1*^1

Состояние атмосферы оценивается в локальных регионах (район, город), на территориях (государство, природная зона, континент) и в це­лом по Земле. Для первых двух видов объектов оценка происходит по большому числу факторов. Например, в США учитывались следу­ющие показатели: углекислый газ, сернистый газ, свинец, летучие органические вещества, пыль, оксиды азота.

В нашей стране относительная агрессивность примесей в атмосфере характеризуется следующими коэффициентами:

• оксид углерода — 1,0;

• сернистый газ — 16,5;

• серная кислота — 49,0;

• оксиды алюминия — 16,9;

• оксиды азота — 41,1;

• сажа без примесей — 41,5;

• пятиокись ванадия — 1225,0;

• никель и его оксиды — 5475,0;

• оксид цинка — 245,0;

• соединения ртути, свинца — 22400,0;

• золы углей кузнецких, карагандинских — 80,0;

• коксовая и агломерационная пыль — 100,0;

• оксиды железа, натрия, магния — 13,9;

• пыль известняка — 25,0.

В целом по Земле параметры атмосферы за последние 100 лет еже­годно повышались: температура — на 0,5-0,6 °С; содержание углекис­лого газа — на 0,4%; метана — на 1%; закиси азота — на 0,2%; озона в стратосфере — на 3%.

Глобальные изменения атмосферы вызывают повышение интен­сивности ультрафиолетового излучения на поверхности Земли, уве­личение площади пустынь, повышение уровня Мирового океана, кислот­ные осадки, гибель животного мира, рост заболеваемости населения.