ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Характеристика атмосфери N 2 78. 09% O 2 20. 95% Ar 0. 93% CO 2 0. 03% H 2 O 0. 02 -4. 0%
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Характеристика атмосфери
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 1. Гідрометеори - сукупність крапель води або частинок льоду, які знаходяться у завішаному стані у повітря або випадають на земну поверхню. 1. 1. Хмари – завішені у повітря продукти конденсації водяної пари, які видно з поверхні Землі.
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 1. Гідрометеори – 1. 2. Атмосферні опади – вода у рідкому або твердому стані, яка випадає або осаджується з повітря на земну поверхню. В основі формування хмар та випадіння атмосферних опадів лежить явище кругообігу води. Атмосферні опади, які випадають з хмар ділять на обложні (тривалі, помірної інтенсивності), зливові (раптові, нетривалі, значної інтенсивності), мрячні (нетривалі, слабкої інтенсивності), тумани, хуртовини. Атмосферні опади, які формуються на земній поверхні: роса (крапельна волога на поверхні в результаті конденсації), іній (кристали льоду які утворюються в результаті десублімації).
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 2. Літометеори – сукупність частинок пилу та аерозолів, які піднімаються з земної поверхні, переносяться на певну відстань та випадають з повітря. 2. 1. Пиловий (піщаний) буревій – перенос частинок грунту та піску вітром у приземному шарі. Виникає при сухій поверхні грунту та швидкості вітру понад 6 м/с.
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 2. Літометеори – 2. 2. Пил, пилова імла – суцільне більш-менш однорідне помутніння атмосфери в результаті завішених у повітрі частинок, розміром >1 мкм. Достатньо легко вимиваються атмосферними опадами, тому час знаходження у тропосфері становить 1 -2 доби.
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 2. Літометеори – 2. 3. Аерозолі – наявність у повітрі колоїдних частинок, розміром 0, 1 -0, 001 мкм. До складу аерозолів можуть входити як тверді, так і рідкі частинки (межа дуже нечітка). На відміну від пилу, аерозолі здатні тривалий час знаходитися у тропосфері (до 10 -20 діб).
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 3. Електричні явища – світлові та звукові прояви атмосферної електрики. 3. 1. Блискавки – іскровий розряд статичної, електрики, акумульованої у грозових хмарах.
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 3. Електричні явища – світлові та звукові прояви атмосферної електрики. Грозова активність в різних районах Землі
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 3. Електричні явища – світлові та звукові прояви атмосферної електрики. 3. 1. Блискавки – іскровий розряд статичної, електрики, акумульованої у грозових хмарах.
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 3. Електричні явища – світлові та звукові прояви атмосферної електрики. 3. 1. Блискавки – іскровий розряд статичної, електрики, акумульованої у грозових хмарах.
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 3. Електричні явища – світлові та звукові прояви атмосферної електрики. Блискавки Кататумбо (Венесуела)
ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Атмосферні явища 3. Електричні явища – світлові та звукові прояви атмосферної електрики. 3. 2. Полярне сяйво – люмінесценція верхніх шарів атмосфери (іоносфери) під дією бомбардування високоенергетичними зарядженими частинками Сонячного та космічного випромінювань.
Забруднення атмосфери 1. Пил та аерозолі 1. 1. Джерела пилу та аерозолів. ► Природні джерела: Морська вода (бризки), грунт при видуванні вітром, зола та пил під час вулканічних вивержень, дим – пожежі, утворення аерозолів в результаті атмосферних хімічних реакцій (нітрати, сульфати), квітковий пилок. ► Антропогенні джерела: Промислові викиди (зола, дим, хімічні реакції між забруднювачами – сульфати) Пил та пісок в результаті руйнування поверхневого шару грунту.
Забруднення атмосфери 1. Пил та аерозолі 1. 2. Екологічне значення пилу та аерозолів ► Вплив на тепловий режим атмосфери Ймовірність впливу Внесок окремих атмосферних факторів на температуру поверхні землі: аерозолі; СO 2 та CH 4; сумарний ефект Вт/м 2
Забруднення атмосфери 1. Пил та аерозолі 1. 2. Екологічне значення пилу та аерозолів Конденсаційні смуги за літаками (в результаті конденсації викидів двигуна та ефекту Прандтля — Глоерта) здатні перетворюватися на перисті хмари, що перешкоджають проходженню сонячних променів і сприяють охолодженню земної поверхні.
Забруднення атмосфери 1. Пил та аерозолі 1. 2. Екологічне значення пилу та аерозолів Азійська коричнева хмара – шар забрудненого повітря, який накриває частину Південної Азії, Індію, Пакістан, Кітай.
Забруднення атмосфери 1. Пил та аерозолі 1. 2. Екологічне значення пилу та аерозолів ► Вплив на здоров’я людини 1. Пневмоконіоз – силікоз, антракоз, азбестоз. 2. Токсичний вплив пилоподібних сполук важких металів (Zn. O, Pb 3 O 4, Сd, Be). 3. Алергічні реакції ► Вплив на рослини – осадження на поверхню 1. Зменшення надходження світла до паренхіми листка – відбиття світла у діапазоні 400 -750 нм. 2. Перешкоджання газообміну в процесі утворення твердих осадів на поверхні листків (наприклад, Сa. SO 4). 3. Дегідратація тканин листка, їх руйнування (Ca(OH)2; Ca. OSi. O 2).
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Надходження найважливіших газоподібних забруднювачів з природних та антропогенних джерел Газоподібний забруднювач CO 2 CO Природне, млн. т/рік 600 000 3 800 Антропогенне, млн. т/рік 32 000 500 SO 2 20 150 NO 2 700 53 NH 3 N 2 O CH 4 1 200 145 1 600 7 4 110 Cx. Hy 2 600 90
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Основні антропогенні джерела забруднення
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Загальний вигляд циклу вуглецю
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері за останні 50 років
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Антропогенні джерела вуглекислого газу: 1. Спалювання викопного палива.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Антропогенні джерела вуглекислого газу: 2. Вирубка лісів та використання деревини.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Антропогенні джерела вуглекислого газу: 3. Руйнування гумусу орних грунтів.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Антропогенні джерела вуглекислого газу: 4. Осушування боліт.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Наслідки зростання концентрації СО 2 у тропосфері: 1. Підвищення інтенсивності продуктивності наземних рослин. 2. Підвищення кількості фітопланктону в океанах та морях – «цвітіння» води. 3. Зростання парникового ефекту.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Парниковий ефект - явище підвищення температури атмосфери, при якому інфрачервоні промені сонця, які відбиваються від поверхні планети, поглинаються молекулами атмосферних газів. Сформульований Ж. Фур’є у 1829 р. Без парникового ефекту температура приземного шару повітря була б на 25 -30 о. С нижчою.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Вуглекислий газ (СО 2) Існує обгрунтована думка, що ріст вмісту вуглекислого газу є вторинним явищем, що є наслідком глобального зростання температури. Причини: 1) вивільнення СО 2 з океану внаслідок зменшення розчинності гідрокарбонат-іону НСО 3; 2) Підвищення швидкості процесів мікробіологічного окислення органічних решток у грунтах, донних відкладах. 3) Вивільнення СО 2 при таненні вічної мерзлоти. Основні парникові гази та їх внесок у парниковий ефект: Вода – 36 -72% Вуглекислий газ – 9 -26% Метан – 4 -9% Озон (тропосферний) – 3 -7%
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Сірчаний газ (SО 2) Природні джерела: ►Вулканічна діяльність. ► Пожежі (лісові, торфові, вугільні). ► Мікробіологічні процеси окислення сірки. ► Морські бризки та піна. Сумарний обсяг – 20 млн. т. /рік. Антропогенні джерела: ► Використання сірковмісного палива (вугілля, нафта). ► Переробка сульфідних руд (поліметалічні Ni, Со, Cu, Zn, Pb, Мо, Bi, Sb и Hg) ► Хімічні процеси (синтез сірчаної кислоти, сульфокислот). Сумарний обсяг – 150 млн. т/рік. Час існування у атмосфері ≈ 2 тижні.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Сірчаний газ (SО 2) Атмосферні процеси 1. Вилучення сірчаного газу з атмосфери: ► Вимивання атмосферними опадами. ► Сухе осадження (поглинання поверхнею Землі) ► Зв'язування з вапняковим або лужними пилом. 2. Реакції в атмосфері. Основна реакція – окислення з утворенням сірчаного ангідриду та утворення сірчаної кислоти. SO 2 +O 2 →uv 320 -390 нм → SO 4 2 SO 4 → SO 3+O 2 Важливою також є реакція окислення озоном: SO 2 + О 3 → SO 3 + О 2 Взаємодія з водяною парою призводить до утворення сірчистої кислоти: 2 SO 3 + 2 Н 2 О → 2 Н 2 SO 3+O 2 Сірчиста кислота під дією озону окислюється до сірчаної, яка вимивається атмосферними опадами. 3. Реакції на поверхні Землі. Сірчаний газ та сірчана кислота легко зв’язується з вапняками: H 2 SO 4 + Ca. CO 3 → Ca 2+ + SO 42 - + H 2 O + CO 2 Також відбувається зв’язування з поверхнею металів, бетону, скла.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Сірчаний газ (SО 2) Фізіологічна дія на людину і тварин. При перевищенні порогу 0, 5 мг/м 3 сірчаний газ призводить до відчутного подразнення слизових оболонок очей та верхніх дихальних шляхів. Сірчаний газ легко окислюється на слизових оболонка альвеол до сірчаної кислоти, яка пошкоджує сурфактант, легко проникає у кров, знижуючи р. Н плазми та сечі. Один з основних чинників формування смогу Лондонського типу.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Сірчаний газ (SО 2) Фізіологічна дія на рослини Сірчаний газ діє двома шляхами: 1) безпосередньо через листя та 2) опосередковано через грунт. 2) Підкислення грунтових вод призводить SO 2 -, ніж до SO 2 -. Основний механізм – 1) Клітини рослин значно більш чутливі додо збільшення доступності токсичних для 3 4 рослин хімічних елементів та їх накопичення у окислення ліпідів та руйнування вегетативній масі. Змінюється мікропошкодження мембран внаслідок перекисного та мікофлора грунту. Вимиваються Характерне пошкодження хлорофілу (утворюється феофітин). необхідні мікроелементи. рослин – пожовтіння листкової пластинки між жилками.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Сірчаний газ (SО 2)
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Оксиди азоту (NOx) Природні джерела: ►Вулканічна діяльність. ► Електричні розряди. ► Мікробіологічне розкладання органічних решток. ► Пожежі (лісові, торфові, вугільні). Сумарний обсяг – 700 млн. т. /рік. Антропогенні джерела: ► Двигуни внутрішнього згоряння. ► Теплоелекторстанції ► Газові пальники. ► Хімічна промисловість (азотна кислота, фарбники, лаки та фарби) ► Вибухи (ядерні та неядерні). Сумарний обсяг – 53 млн. т/рік. Час існування у атмосфері – кілька днів. Джерело Частка у загальних антропогенних викидах, % Транспорт 64 Теплоелектростанції 18 Хімічна промисловість 12 Домашнє господарство 6
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Оксиди азоту (NOx) Концентрація NO 2 у тропосфері (2009 р. )
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Оксиди азоту (NOx) Вилучення оксидів азоту з атмосфери: Вимивання з атмосферними опадами ► 2 NO 2 + H 2 O → HNO 2 + HNO 3 Зв'язування з вапняковим та лужним пилом та аерозолями. ► 2 NO 2+Na 2 CO 3+H 2 O → Na. NO 2 + Na. NO 3+H 2 CO 3 Незважаючи інтенсивні природні процеси вилучення оксидів азоту з повітря, їх концентрація у промислових районах збільшується завдяки зростанню кількості автотранспорту.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Оксиди азоту (NOx) Реакції в атмосфері. Нью-Йорк Мехіко Оксид азоту (IV) є основним джерелом синтезу озону у тропосфері: NO 2 → 430 нм → NO + O 2 → O 3 Основний чинник формування смогу Лос-Анжелеського типу (фотохімічний).
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Кислотні атмосферні опади (кислотні дощі)
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Кислотні атмосферні опади (кислотні дощі) Розподіл обсягів викиду SO 2 та кислотності атмосферних опадів Щорічний викид SO 2 Δ – 30 т/км 2 ▲– >30 т/км 2 Кислотність опадів – р. Н=4, 5 – р. Н<4. 0
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Кислотні атмосферні опади (кислотні дощі) Наслідки міжнародного регулювання викидів газів, що викликають кислотні дощі Нормалізація р. Н води в озерах Швеції (показано перевищення нормального рівня)
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Кислотні атмосферні опади (кислотні дощі) Наслідки міжнародного регулювання викидів газів, що викликають кислотні дощі Зміна обсягів викидів оксидів азоту (А) та сірки (В) у Чеській Республіці ( ), та Європі ( ).
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3) Озон – звичайний компонент атмосферного повітря, який характеризується нестійкістю. Самовільно перетворюється протягом кількох хвилин на О 2: 3 O 2 + 68 ккал/моль (285 к. Дж/моль) ⇄ 2 O 3. Крім того, озон є надзвичайно сильним окисником, і тому легко взаємодіє з більшістю органічних речовин та металів. Шляхів утворення озону в атмосфері багато. Чітких антропогенних джерел не має, проте людська діяльність опосередковано впливає на процеси формування та руйнування озону. Джерела озону: ► Електричні розряди. ► Фотохімічні реакції. ► Реакції кисню з оксидами азоту.
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3) Хімічні реакції утворення озону є оберненими: Реакції з оксидами азоту Фотохімічні реакції У тропосфері NO 2 → NO' + O' O 2 → O' + O' O 2 + O' → O 3 У той же час може проходити зворотна реакція за схемою Крутцена-Джонстона (у стратосфері): O 3 + NO → NO 2 +O 2
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3) Екологічна роль озону залежить від місця його утворення Озон як поглинач короткохвильового ультрафіолету Озон як парниковий газ (затримує інфрачервоне випромінювання, при руйнуванні О 3 виділяється тепло) Озон як окисник забруднювачів Озон як чинник утворення фотохімічного смогу
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3)
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3)
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3)
Забруднення атмосфери 2. Газоподібні забруднювачі Озон (O 3)
Скачать презентацию ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ ПОВІТРЯНОГО СЕРЕДОВИЩА ТА ЙОГО ОХОРОНА Характеристика
12 Атмосфера.ppt