Состав и структура атмосферы. Источники загрязнения атмосферы



Очень долгое время люди считали воздух простым веществом. И только в XVIII в. французский ученый Лавуазье установил, что воздух является механической смесью различных газов.

Атмосфера – газовая оболочка Земли. Ее масса около 5,9∙1015 т, она имеет сложное строение и состоит из нескольких сфер, между которыми располагаются переходные слои – паузы. В сферах изменяется количество воздуха и температура.

Непосредственно к земной поверхности примыкает тропосфера. Она простирается до 10 км высоты над полюсами и до 18 км над экватором. В этом слое идет непрерывное интенсивное перемешивание воздуха как по горизонтали, так и по вертикали, что приводит к понижению его температуры с высотой примерно до 6,5ºС на 1 км. В тропосфере сконцентрировано 75% всей массы атмосферы, основное количество водяного пара и мельчайших частиц примесей, способствующих образованию облаков. Поэтому тропосферу часто называют «кухней» погоды.

Верхней границей тропосферы является тропопауза – область, в которой температура перестает понижаться. В среднем она располагается на высоте 11 км.

Выше тропопаузы примерно до 50 км простирается стратосфера. Для нее характерны слабые воздушные потоки, малое количество облаков и постоянство температуры (tº = -56ºС) до высоты примерно 25 км,  выше температура начинает повышаться и на уровне стратопаузы (46-54 км) достигает 0ºС.

В стратосфере под действием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения Солнца молекулы воздуха ионизируются и образуют озон. Озоновый слой находится на высоте 25-40 км.

Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы. В мезосфере количество озона уменьшается, температура значительно ниже – примерно -70ºС. В слое мезосферы наблюдаются серебристые облака.

Выше мезосферы расположена мезопауза и далее термосфера (ионосфера). Для термосферы характерно непрерывное повышение температуры с увеличением высоты. На высоте 150 км температура достигает tº= 200-240ºС, на уровне 200 км - 500ºС, а на высоте 500-600 км превышает 1500ºС. В термосфере газы очень разряжены. Молекулы движутся с большой скоростью, но редко сталкиваются и поэтому не могут вызвать даже небольшого нагревания находящегося здесь тела.

В термосфере протекает множество реакций, в которых участвуют кислород, озон, азот, оксид азота, пары воды, диоксид углерода.

Наиболее удалена от Земли экзосфера (от 800 до 1600 км). В ней еще обнаруживают газы атмосферы, и происходит утечка атомов, в основном водорода и гелия, в мировое пространство.

 

Состав воздуха определяется следующим соотношением газов в % по объему:

Название

%

Название

%

Азот

78,09

Гелий

5,24∙10-4

Кислород

20,95

Криптон

1,14∙10-4

Аргон

0,93

Водород

3,00∙10-5

Углекислый газ

0,03

Ксенон

8,70∙10-6

Неон

1,82∙10-3

 

 

В атмосфере всегда присутствует водяной пар, количество которого непостоянно и колеблется от 0 до 4% по объему. Кроме того, в воздухе содержатся и другие примеси – метан, водород, аммиак, озон, диоксид серы, оксид азота.

 

Источники загрязнения атмосферы

В странах СНГ загрязнение атмосферы создают ряд отраслей промышленности (30%), автотранспорт (40%), теплоэнергетика (30%).

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу являются: оксид углерода СО, диоксид серы SO2, оксиды азота NOx, углеводороды CnHm и пыль. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается.

Выбросы в атмосферу промышленных предприятий можно подразделить следующим образом:

  • выбросы, образующиеся при производстве энергии и в результате использования транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания (ДВС);
  • выбросы, сопутствующие основным технологическим процессам;
  • выбросы вспомогательных цехов и производств.

Выбрасываемые в атмосферу вещества, классифицируют по двум признакам:

  • агрегатное состояние вещества в выбросе (газообразное, парообразное, жидкое, твердое и смешанное);
  • массовый выброс – это масса веществ, выбрасываемых в атмосферу в единицу времени (М, г/с, т/год).

Объем выбросов в атмосферу зависит от технологических особенностей производства, типа установленного оборудования, надежности вентиляционных систем и других факторов.

По составу и степени вредности выбросов все производства и оборудования подразделяются на следующие группы:

  • производства и оборудования, имеющие условно чистые выбросы вентиляционного воздуха с содержанием вредных веществ, не превышающих гигиенических норм;
  • производства и оборудования, имеющие значительные выбросы в атмосферу вентиляционного воздуха или газов, содержащих нетоксичные или инертные вещества;
  • производства и оборудования, имеющие неприятно пахнущие выбросы в атмосферу;
  • производства и оборудования, имеющие выбросы в атмосферу вентиляционного воздуха или газов, содержащих канцерогенные, токсичные или ядовитые вещества.