Атмосфера Microsoft PowerPoint.pptx
- Количество слайдов: 87
ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ ЛЕКЦИЯ
СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ Тропосфера - поверхностный слой Земли высотой 8 -18 км. обладает турбулентностью. образуются облака и выпадают осадки в виде дождя, града и снега
Стратосфера ограничивается высотой 50 -60 км над уровнем моря. на высоте 20 -25 км, наблюдается максимальная концентрация озона, поглощающего большую часть ультрафиолетовой радиации солнца. Толщина озонового слоя 2 -5 мм.
– Ионосфера достигает высоты 1000 км. Обладает повышенной ионизацией молекул газа. Этот слой предохраняет биосферу от вредного воздействия космической радиации, Экзосфера - простирается до 20003000 км. Здесь температура превышает 2000°С. Образована водородом и гелием.
СОСТАВ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА Азот- 78% Кислород – 21% Водяной пар – до 3% Инертные газы – 1% Углекислый газ – 0, 03%
ЗНАЧЕНИЕ АТМОСФЕРЫ Атмосфера регулирует тепловой режим Земли. Средняя температура Земли благодаря атмосфере составляет 15 о. С Атмосфера формирует климат и погоду на земле Атмосфера защищает живые организмы от падающих метеоритов и УФ
Загрязнение атмосферы
Вклад различных отраслей в загрязнение атмосферы
Основные загрязнители атмосферы Выхлопные газы Тяжелые металлы Оксиды углерода Оксиды азота Диоксид серы Соединения хлора Летучие органические соединения
Выхлопные газы (отходящие газы) — отработавшее в двигателе рабочее тело. Являются продуктами окисления и неполного сгорания углеводородного топлива.
Состав автомобильных выхлопных газов
Источники загрязнения атмосферы Естественные Земные Космические Антропогенные Физическое Органические шум Неорганические радиация ЭМП Химическое
Загрязнение воздуха в г. Омске ИЗА = 13 В атмосферу ежегодно выбрасывается 660 тыс. т. ЗВ в том числе 240 тыс. т (37, 0%) от стационарных источников, и 420 тысяч тонн (63, 0%) от автотранспорта.
По выбросам от автотранспорта Омск занимает 4 место, а по валовым выбросам – 3 место после С-П, Москвы и Челябинска.
Вклад промышленности 1. Тепловые электростанции (ТЭЦ) – 55% выбрасывают в атмосферу угарный и углекислый газ, оксиды серы, азота, метан, пыль, сажу, золу, Общее количество источников выбросов ЗВ на предприятиях - 689, из них оснащено очистными устройствами - 53.
Нефтеперерабатывающая промышленность – 25%. Основными загрязнителями воздуха в отрасли являются углеводороды предельного ряда и ароматические.
Химическая и нефтехимическая -5% промышленность города представлена такими крупными предприятиями, как ОАО "Омский каучук", ОАО "Омскхимпром", ОАО "Омсктехуглерод «, ОАО "Омскшина От данных предприятий в атмосферу поступают сернистый ангидрид, оксиды углерода, диоксид азота, углерода, спирты, эфиры
Характеристика загрязнения атмосферного воздуха в городе Омске в 2010 году Примесь Средне годовая концентрация Превышение 1 пдк Взвешенные вещества 0, 09 0, 9 Диоксид серы 0, 001 0 1, 6 1, 1 Диоксид азота 0, 022 1, 1 Оксид азота 0, 019 0, 2 Сероводород* 0, 001 0 Фенол 0, 002 0, 9 Сажа 0, 009 0, 8 Хлористый водород 0, 016 0, 2 Аммиак 0, 021 0, 2 Формальдегид 0, 012 4, 3 2, 6 Оксид углерода Бенз(а)пирен (в мкг/м 3*10"3)
Характеристика загрязнения атмосферного . воздуха по округам г. Омска в 2010 г ИЗА Округ Вещества, определяющие ИЗА Уровень загрязнения Характеристика загрязнения атмосферы в 2008 по округам города Центральный 6 Пыль, оксид углерода, диоксид азота, аммиак, формальдегид Повышенный Советский 10 Пыль, оксид углерода, диоксид азота, формальдегид, бенз(а)пирен Высокий Октябрьский 14 Пыль, оксид углерода, диоксид азота, формальдегид, бенз(а)пирен Очень высокий Ленинский 7 Пыль, оксид углерода, диоксид азота, формальдегид, бенз(а)пирен Высокий Кировский 5 Пыль, оксид углерода, диоксид азота, аммиак, формальдегид Повышенный
Опасные загрязнители атмосферы. Диоксид серы— бесцветный газ с резким запахом. участвует в формировании кислотных дождей. Воздействие на человека Отек легких, Нарушение кровообращения Заболевания сердечнососудистой системы
Сероводород бесцветный газ, ядовит, раздражающий дыхательные пути и глаза. Хроническое отравление вызывает бронхиты, головные боли, ослабление слуха Аммиак. Высокие концентрации вызывают обильное слезотечение и боль в глазах, удушье, сильные приступы кашля.
Окислы азота поражают альвеолярную ткань, приводят к отёку лёгких, в крови образуются нитраты и нитриты, которые вызывают разрушение сосудов и гипотонию, ведут к кислородной недостаточности образованию злокачественных новообразований
Углекислый газ в больших концентрациях оказывает наркотическое воздействие, При больших концентрациях (1%) углекислота вызывает смерть от удушья. Озон (О 3) - газ с характерным запахом, более сильный окислитель, чем кислород. Вызывает бронхит, астму, отек легкого
ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ
Парниковые газы Водяной пар Углекислый газ Метан Озон Фторохлор углеводороды Оксид азота
Диоксид углерода Его вклад в парниковый эффект 66% В атмосфере сохраняется 100 -200 лет Источник : сжигание углеродсодержащего топлива Выбрасывается в год 250 млн. тонн.
Метан Его вклад в парниковый эффект -20% В атмосфере сохраняется 10 лет Источник : разложение экскрементов животных.
Фреоны Его вклад в парниковый эффект -3% В атмосфере сохраняется 100 лет Источник : холодильная промышленность и аэрозоли
Последствия парникового эффекта За последнее столетие повысилась на 0, 3 — 0, 6°С Уровень воды в Мировом океане поднялся на 20 см. За последние 100 лет на один метр уменьшилась толщина тающих льдов в Арктике, а граница вечной мерзлоты отступает к северу ежегодно на 10 км К 2100 году температура повысится на 3°С
Последствия парникового эффекта В случае повышения уровня океана на 50 см под затопление попадает около 5 млн км 2 земель, причем наиболее плодородных и густонаселенных. На них проживает около 1 млрд человек
Последствия парникового эффекта Урожаи многих сельскохозяйствен ных культур сократятся на одну треть. Начнется голод Вынужденные переселения народов в глубь материков вызовут военные конфликты.
Последствия парникового эффекта В Северной Европе и на западе США увеличится количество осадков и частота штормов, ураганы будут бушевать в 2 -а раза чаще, чем в XX веке. Климат Центральной Европы станет переменчивым, в сердце Европы зимы станут теплее, а лето дождливее. Восточную и Южную Европу, включая Средиземноморье, ждёт засуха и жара.
Последствия парникового эффекта Уменьшение различий температуры на полюсах и экваторе вызовет подтаивание вечномерзлых почв (таковых в России около 2 млн км 2) и высвобождение из них огромных количеств метана, что усилит парниковый эффект.
Последствия парникового эффекта С ростом температуры возрастет и количество осадков. Ливни затопят тропики. Засушливые зоны сдвинутся на север.
Последствия парникового эффекта Площадь пустынь увеличится. В настоящее время от засухи страдает 2% всей суши, по прогнозам некоторых учёных к 2050 году засухой будет охвачено до 10% всех земель материков. Кроме того, изменится распределение количества осадков по сезонам
Отрицательные последствия парникового эффекта В засушливых районах дожди станут еще более редкими и они превратятся в пустыни в результате чего людям и животным придется их покинуть. Если температура на Земле повысится, многие животные не смогут адаптироваться к климатическим изменениям
Многие растения погибнут от недостатка влаги и животным придется переселится в другие места в поисках пищи и воды. Если повышение температуры приведет к гибели многих растений, то вслед за ними вымрут и многие виды животных.
Урожай основных культур может быть снижен вследствие болезней, вызванных вредными насекомыми, поскольку повышение температуры ускорит их размножение. Почвы в некоторых областях окажутся малопригодными для выращивания основных культур. Глобальное потепление ускорило бы, вероятно, разложение органического вещества в почвах, что привело бы к дополнительному поступлению в атмосферу диоксида углерода и метана и ускорило парниковый эффект.
Положительные последствия парникового эффекта увеличение продолжительности вегетационного сезона в средних и высоких широтах. Увеличение концетрации диоксида углерода может ускорить фотосинтез.
Решение проблемы выплаты владельцам транспортных средств, обеспечившим снижение содержания углекислоты в выхлопах, по 10 долларов за каждую «сэкономленную» тонну двуокиси углерода. В год – 3000 долларов. Ввести «налог на выделенную углекислоту» В России открыт способ утилизации углекислого газа с использованием новейших технологий.
Решение проблемы парникового эффекта Восстановления почвенного и растительного покрова с максимальными запасами органического вещества. Замена ископаемого топлива другими источниками энергии экологически безвредными, не требующими расхода кислорода. Использование водной и ветровой энергии. Борьба с сокращением растительного покрова Земли (т. к. многие растения очищают воздух от парниковых газов). удалить с прибрежных территорий резервуары для хранения опасных веществ;
КИСЛОТНЫЕ ДОЖДИ
Общее количество выбросов SO 2 и NO 2 в мире ежегодно составляет более 250 млн т.
1. 3. Кислотные осадки Кислотные дожди известны более 100 лет. Источниками кислотных дождей служат газы, содержащие серу и азот. Наиболее важные из них: S 02, NOx. Основные реакции в атмосфере: 2 SO 2 + O 2 → 2 SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 2 NO + O 2 → 2 NO 2 4 NO 2 + 2 H 2 O + O 2 → 4 HNO 3
Серный ангидрид Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека.
Оксиды азота Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет 150 млн. т. в год.
Действие кислых осадков на почвы При р. Н, равном 5 и ниже, в почвах высвобождается алюминий, который в свободной форме ядовит. Свободный алюминий повреждает молодые корни, а также вызывает преждевременное старение деревьев
Действие кислых осадков на водные экосистемы Кислые осадки, попадая в водные источники, повышают кислотность и жесткость воды. При р. Н ниже 6 подавляется деятельность ферментов, гормонов, от которых зависит рост и развитие организмов Гибнет молодь рыб
Действие кислых осадков и атмосферных загрязнений на леса Кислые осадки повреждают защитные ткани, увеличивают проникновение патогенных бактерий и грибов, способствуют появлению вспышек численности насекомых.
Для уменьшения выбросов сернистого газа предлагаются следующие меры. Промывка угля после измельчения. Это приводит и удалению 50 — 90% соединений серы —пирита и к увеличению стоимости электроэнергии примерно на 10%. Химическое удаление серы — десульфурация. В этом случае затраты на производство электроэнергии возрастут на 15 — 25%. Замена угля на низкосернистые виды топлива: нефть и газ.
Для уменьшения выбросов сернистого газа предлагаются следующие меры. Сжигание угля в псевдосжиженном слое в смеси с песком и известью, которая постоянно как бы кипит под действием вдуваемого снизу воздуха. В результате сера соединяется с известью и удаляется с золой. Использование скрубберов — жидких фильтров, содержащих водный раствор извести, для газообразных продуктов сгорания.
РАЗРУШЕНИЕ ОЗОНОВОГО СЛОЯ
Разрушение озонового слоя Функция озонового слоя - защита от жесткого УФ-излучения ( 240 – 310 нм). Озоновая дыра - пространство в озоновом слое атмосферы с заметно пониженным (до 50 %) содержанием озона.
Получение озона в природе В природе озон образуется под действие ультрафиолетового излучения Солнца, а также получается при электрических разрядах в атмосфере: электрическ ий разряд 3 O 2 = 2 O 3
Схема получения и разрушения озона в природе
Причины образования озоновых дыр 1. Хлорфторуглероды (фреоны), оксиды азота и др. CFCl 3 + hν → CFCl 2 + Cl, Cl + O 3 → Cl. O + O 2, Cl. O + O → Cl + O 2. 2. Естественные причины
Воздействие на здоровье Заболевания кожи. По данным Агентства по охране окружающей среды США в случае разрушения озонового слоя увеличится частота трех видов рака кожи. Поражение глаз. Ультрафиолетовая радиация может повредить роговую оболочку глаза, соединительную оболочку глаза, хрусталик и сетчатку глаза.
Каждый потерянный процент озона в масштабах планеты вызывает до 150 тыс. дополнительных случаев слепоты из-за катаракты, на 10 тыс. увеличивает число раковых заболеваний кожи. В настоящее время озоновый слой сократился на 50%
Причины Запуск мощных ракет, ежедневные полеты реактивных самолетов в высоких слоях атмосферы, испытания ядерного и термоядерного оружия, ежегодное уничтожение природного озонатора — миллионов гектаров леса — пожарами и хищнической рубкой, массовое применение фреона в технике, парфюмерной и химической продукции в быту
Решение проблемы Монреальский протокол – прекратить производство фреонов к 2000 г. Создание холодильных установок на методе Пельте, Российские физики предложили уничтожать сам источник разрушения озона, организовывать глобальную очистку атмосферы от фреонов, воздействуя на нее микроволновым разрядом. Образовавшаяся плазма избирательно чистит атмосферу от ХФУ.
Смог — аэрозоль, состоящий из дыма, тумана и пыли, один из видов загрязнения воздуха в крупных городах и промышленных центрах. В 1950 -х гг. был впервые описан новый тип смога — фотохимический,
Фотохимический смог фотохимический смог образуется при реакции между собой углеводородов, озона, окислов азота и других примесей (в осн. поступающих в атмосферу из выхлопов автотранспорта) при обязательном участии солнечной радиации достаточной интенсивности.
Фотохимический смог фотохимический смог чаще образуется в низких широтах в летнее время, в ясную погоду, днём. Большие города с интенсивными выбросами выхлопных газов в субтропиках и тропиках – типичные места, где фотохимический смог происходит регулярно (Лос-Анджелес, Мехико, Токио).
Фотохимический смог Общая схема реакций образования фотохимического смога в упрощенном виде может быть представлена реакциями:
Фотохимический смог Характерное распределение смога по времени суток:
Лондонский смог Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при неблагоприятных погодных условиях (отсутствие ветра и температурная инверсия). Температурная инверсия проявляется в повышении температуры воздуха с высотой 300— 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются.
Лондонский смог Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстройству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти.
Лондонский смог В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. человек, до 10 тыс. человек тяжело заболели. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смогоопасную ситуацию — сокращение выбросов загрязняющих веществ.
ОХРАНА АТМОСФЕРЫ
Улавливание промышленных пылей Циклон 1 -наружный цилиндр, 2 - патрубок, 3 - внутренний цилиндр, 4 - Корпус, 5 - бункер
ЦИКЛОН В циклоне частицы пыли движутся вместе с вращающимся газовым потоком под воздействием центробежных сил и и оседают на стенках. В бункере поток воздуха теряет скорость и оседает, а воздух выбрасывается через выхлопную трубу. Для удаления древесной пыли
Пылеуловитель ротационного типа При вращении колеса (1), частицы пыли под действием центробежных сил, отбрасываются к стенке кожуха (2), оседают на стенках и попадают в пылеприемник (3), а чистый воздух выходит через патрубок (4).
Биофильтр представляет собой аппарат высотой 3, 5 м, в поперечном сечении — квадрат со стороной 2 м. Основой биофильтра является культура микроорганизмов, которая окисляет органические соединения до СО 2 и Н 2 О.
Электрофильтр В электрофильтре при помощи коронирующего электрода создается ионизация молекул газа. Ионы адсорбируются на пылинках и оседают на осадительных электродах
Скруббер Вентури Газ подается в скруббер и через форсунки орашается водой. Происходит осаждение пыли на каплях воды. Очищенный газ уходит вверх, а шлам – вниз.


