Одним из наиболее жизненно-важных ресурсов Земли является её атмосфера. Без кислорода, который составляет около 21 % атмосферы, биологическая жизнь на земле невозможна. Кроме кислорода в атмосфере присутствуют также «парниковые газы», такие, как углекислый газ и метан (Greenhouse Gases), которые обеспечивают поддержание на поверхности Земли необходимой температуры, что тоже является немаловажном фактором, обеспечивающим поддержание жизни на планете. Однако с развитием промышленности и транспорта, цивилизация столкнулась с проблемой, которая в дальнейшем может привести к гибели всего живого на Земле. Газовые выбросы в атмосферу представляют реальную опасность для человечества.
Это проблема глобального потепления, или, как её иначе называют, «парникового эффекта», связанная с интенсивным загрязнением атмосферы. Отравления человека загрязненной атмосферой, пожалуй, имеют столь древнюю историю, как и ожоги пламенем. В истории развития человечества было много случаев, когда значительное загрязнение атмосферы вызывало гибель людей. Так, первое письменное подтверждение о значительное гибели людей от удушья во время пожара в Риме, датировано 13 веком. А к началу 20 столетия, когда развитие промышленности шло значительными темпами, Биосфера океанов и развитие промышленной марикультурызагрязнение атмосферы в индустриально развитых странах начало сказываться не только на здоровье людей, но и на состоянии окружающей среды. В 1970-х годах впервые появились термины «кислотный дождь», «озоновая дыра», «парниковый эффект». Более того, загрязнение атмосферы сказывалось не только в индустриально-развитых странах, но и во всем мире, поскольку постоянное перемещение воздушных масс приводит к загрязнению всей атмосферы. Наиболее важными компонентами для оценки качества атмосферы являются: содержание озона, окислов азота, окислов серы и присутствие взвешенных микрочастиц (Suspended Particulate Matters). Все загрязнители атмосферы классифицируются на 2 класса: микрочастицы (пыль, туман, дым и пр.) и газы.
Микрочастицы
Присутствие в атмосфере мельчайших частиц в виде пыли значительно снижает качество воздуха и оказывает вредное воздействие на здоровье человека, вызывая повышенную смертность и возникновение хронических заболеваний, таких как астма. По статистическим данным (ВОЗ) ежегодно в развитых странах свыше 1,9 миллиона человек получают отравления за счет наличия в атмосфере избыточного количества взвешенных частиц, и около 500 000 случаев отравлений сопровождаются смертельным исходом. Казалось бы, если содержание вредных веществ в атмосфере не превышает каких-либо предельных концентраций, то и вредного воздействия на человека они не должны оказывать. Однако последние исследования в этой области показали, что во многих случаях присутствие в атмосфере даже самых незначительных концентраций микрочастиц, может оказывать воздействие на здоровье человека. До сих пор механизм этого воздействия не изучен достаточно полно. Доказано, что частички, диаметр которых не превышает 10 миллимикрон, попадая в легкие человека, повышают зависимость состояния его здоровья от состояния воздуха и концентрации в нем вредных веществ.
Предлагается к прочтению: Требования к упаковкам и цистернам для опасных грузов
А при попадании в легкие более мелких частиц, диаметром менее 2,5 миллимикрон, эффект их вредного воздействия определяется в основном не концентраций, а химическим составом вещества.
Некоторая часть микрочастиц попадает в атмосферу напрямую, например, при сжигании топлива, но значительная их часть формируется уже в атмосфере из газообразных загрязнителей, таких как летучие органические соединения — ЛОС (Volatile Organic Compounds – VOC), окислы азота (NOx), окислы серы (SOx) и аммиак (NH3). Это значит, что источников загрязнения атмосферы микрочастицами значительно больше, нежели источников их открытого выброса. И формирование вторичных микрочастиц из газообразных продуктов может происходить в атмосфере на значительном удалении от источника газов. Общий объём микрочастиц, образовавшихся в результате жизнедеятельности природы (лесные пожары, извержения вулканов, песчаные бури и пр.) весьма незначителен по сравнению с количеством выбросов в атмосферу, которые генерирует человечество. Существует 2 вида источников загрязнения: стационарные, такие как фабрики, заводы, электростанции, и мобильные, такие как транспорт. На долю стационарных источников загрязнения приходится около 24 % вредных выбросов в атмосферу, а на долю транспорта (включая морской) – более 49 %.
Микрочастицы образуются в атмосфере несколькими способами:
- За счет химических реакций между различными веществами;
- За счет конденсации, растворения абсорбции и адсоррбции;
- За счет механического воздействия: дробления, распыления, сжигания и пр.
Озон
Озон представляет собой 3-х атомный кислород – O3, бесцветный, плохо растворимый в воде газ с характерным запахом. Если в верхних слоях атмосферы (в стратосфере) он представляет собой защитный экран, предохраняющий жизнь земли от губительного воздействия ультрафиолета и солнечной радиации, то приземный слой озона (в тропосфере) оказывает на живую природу такое же вредное воздействие, как и микрочастицы, разрушая легкие человека и животных, растительность, леса и строения. Воздействие озона на живой организм многообразно. Он вызывает морфологические, биохимические и функциональные изменения в организме, значительно снижает его защитные функции. Повышенное содержание озона в атмосфере значительно снижает рост и репродуктивность растений, уменьшает их устойчивость к климатическим воздействиям.
Читайте также: Корпусные конструкции транспортных судов ледового плавания
Приземный слой озона формируется в атмосфере за счет фотохимических реакций окислов азота с летучими органическими соединениями в присутствии солнечного света. Реакция протекает следующим образом:
Под воздействием ультрафиолета, происходит расщепление окись азота NO2 при этом образуется закись азота NO и высвобождается атом кислорода O, который объединяется с молекулярным кислородом, образуя озон O3. Присутствие в атмосфере углеводородов HC, позволяет закиси азота NO окисляться в окись азота NO2 без поглощения образовавшегося озона. Таким образом, обеспечивается генерирование озона.
Образование озонового слоя происходит в процессе перемещения газового облака в атмосфере. Поэтому приземный слой озона может сформироваться на значительном удалении от источников выброса NO2.
Согласно требованиям Всемирной организации здравоохранения, средневзвешенное содержание озона в атмосфере не должно превышать 120 μg/м3. Однако контролировать соблюдение таких стандартов довольно сложно, поскольку озоновое загрязнение напрямую связано с эмиссией в атмосферу окислов азота и ЛОС.
Кислотные дожди
«Кислотный дождь» – распространенное описание процесса образования осадков различного вида (дождь, снег, Арктик и Веста – встреча в туманетуман и пр.), содержащих кислоты. Научное название такого рода осадков – кислотные образования, поскольку выпадать на земную поверхность они могут как в виде твердых частиц, так в виде капель жидкости или газов. Как раз жидкие кислотные образования и известны под названием «кислотный дождь». Присутствие в атмосфере окислов серы и азота, приводит к тому, что они взаимодействуют с парами воды, содержащимися в воздухе, и образуют растворы кислот. Смешиваясь с атмосферными осадками, растворы кислот попадают на землю, нанося значительный ущерб природе и человеку. Примерно половина образовавшихся кислот выпадает на земную поверхность в виде сухих кислотных образований или газов, нанося еще больший ущерб, нежели кислотные дожди, поскольку попадают туда, куда жидкие кислотные образования попасть не могут. Кислотные дожди разрушают почву, вымывая из неё щелочно-земельные металлы, разрушают строения, наносят ущерб живой природе и здоровью человека. Изменение внешних условий в замкнутой экосистеме, приводит к тому, что нарушается экологическое равновесие, что в конечном итоге может привести к гибели экосистемы в целом.
