Навигация
Загрязнение атмосферы на территории России
76642
знака
8
таблиц
15
изображений
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Важнейшие экологические функции атмосферы
Глава 2. Анализ природного потенциала самоочищения атмосферы на территории России
Глава 3. Характеристика антропогенного загрязнения воздушной среды России
3.1. Антропогенные источники загрязнения атмосферы
3.2. Показатели загрязнения воздуха
3.3. Анализ антропогенного загрязнения воздушной среды
3.3.1. Динамика выбросов загрязняющих веществ в 1990-2005 гг..23
3.3.2. Оценка современного уровня загрязнения атмосферы
3.4. Анализ состояния воздушной среды Оренбургской области
Глава 4. Основные экологические последствия загрязнения атмосферы и проблемы ее охраны
4.1. Экологические последствия загрязнения атмосферы
4.1.1. Парниковый эффект
4.1.2. Нарушение озонового слоя
4.1.3. Кислотные дожди
4.2. Мониторинг загрязнения атмосферы
4.3. Мероприятия по охране атмосферного воздуха
Заключение
Список использованных источников
Введение
Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.
В настоящее время из всех форм деградации природной среды России именно загрязненность атмосферы вредными веществами является наиболее опасной. Особенности экологической обстановки в отдельных регионах Российской Федерации и возникающие экологические проблемы обусловлены местными природными условиями и характером воздействия на них промышленности, транспорта, коммунального и сельского хозяйства. Степень загрязнения воздуха зависит, как правило, от степени урбанизированности и промышленного развития территории (специфика предприятий, их мощность, размещение, применяемые технологии), а также от климатических условий, которые определяют потенциал загрязнения атмосферы.
Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту, но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду, здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых странах.
Именно этой актуальной теме и посвящена настоящая дипломная работа. Цель работы: дать комплексную геоэкологическую оценку качества воздушной среды России, определить степень загрязнения атмосферы на территории нашей страны.
Задачи работы:
1. Выделить важнейшие экологические функции атмосферы - воздушной оболочки земного шара.
2. Проанализировать природный потенциал самоочищения атмосферы на территории России.
3. Дать характеристику антропогенного загрязнения воздушной среды России, выявить основные антропогенные источники загрязнения атмосферы.
4. Определить основные экологические последствия загрязнения атмосферы.
5. Выяснить способы решения проблем охраны атмосферы от загрязнения, рассмотреть меры и мероприятия по улучшению качества воздуха, снижению негативного антропогенного воздействия.
В соответствии с поставленными задачами находится и структура дипломной работы. Весь материал изложен в четырех основных главах.
При подготовке дипломной работы были использованы различные источники информации – литературные источники, периодическая печать, статистические пособия, картографические материалы, ресурсы глобальной информационной сети Интернет (в тексте имеются ссылки).
Глава 1. Важнейшие экологические функции атмосферы
Атмосфера (от. др.-греч. ἀτμός - пар и σφαῖρα -шар), воздушная оболочка Земли, вращающаяся вместе с нею. Атмосфера — окружающая Землю газовая среда. Ее масса — около 5,5×1015т, или менее одной миллионной всей массы Земли. Толщина нижнего слоя атмосферы (тропосферы), содержащего около 80% ее массы, — от 8 км в полярных широтах до 18 км в экваториальном поясе. В стратосфере, расположенной на высоте до 55 км над поверхностью, находится до 20% массы атмосферы. Сухой воздух у поверхности Земли содержит по объему 73% азота и 21% кислорода, малые дозы аргона и углекислого газа[9].
Атмосфера, со всех сторон окружающая земной шар, выполняет важнейшие функции, связанные с жизненными процессами, направленными на поддержание живых организмов. Атмосфера является важнейшим условием появления и развития жизни на Земле.
Атмосфера задерживает свыше половины энергии солнечного излучения, достигающего наружной ее границы. Коротковолновое и гамма-излучение, которые могли бы быть губительными для жизни на Земле, целиком поглощаются атмосферой (точнее, находящейся в ее верхних слоях ионосферой, а также слоем озона) и до поверхности Земли не доходят. Атмосфера защищает поверхность Земли и от падения метеоритов. Между атмосферой и поверхностью Земли происходит постоянный тепло-, влаго- и газообмен, изменяется атмосферное давление, совершается циркуляция воздуха, что имеет большое значение для погоды.
В связи с наличием в атмосфере водяного пара и углекислого газа, она почти не пропускает теплового излучения, создавая так называемый «парниковый эффект» Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере в результате человеческой деятельности, процессов горения, в которых сжигается кислород и образуются углекислый газ и другие газы, приводит к усилению «парникового эффекта», может вызвать повышение средней температуры, угрожает таянием полярных льдов[1].
Атмосфера регулирует и такие важнейшие параметры в жизни всего живого, как температура, влажность, давление. Самой общей характеристикой состояния атмосферы является климат. Формирование климата планеты определяется притоком солнечной энергии, особенностями строения подстилающей поверхности, интенсивностью механизмов тепло-, влаго- и массообмена между различными регионами Земли.
Влияние климата на здоровье человека, да и всех живых организмов, проявляется, прежде всего, в их тепловом состоянии, обусловленном теплообменом с окружающей средой. На процессы терморегуляции живых организмов существенное влияние оказывают температура и влажность воздуха, ветер. Например, внезапные изменения ветрового режима, атмосферного давления и температуры - рассматриваются как причины ухудшения состояния здоровья у большинства людей, т. н. метеозависимость.
Циклы кислорода, углерода, азота, воды обязательно проходят атмосферную стадию. Атмосфера — это гигантский резервуар, где различные вещества накапливаются, а главное — благодаря такому ее свойству, как динамичность, распределяются с господствующими ветрами по всему земному шару. Это позволяет обеспечить интенсивность и скорость круговорота веществ в природе и поддерживать целостность природы Земли.
Для всего живого на Земле важны основные физические и химические свойства атмосферы как части природной среды. Давление атмосферы считается нормальным при величине у поверхности Земли 760,1 мм рт. ст. В пределах земного шара существуют постоянные области высокого и низкого давления, что обеспечивает динамику атмосферы и формирование системы господствующих ветров. Это обеспечивает вертикальное и горизонтальное перемешивание воздуха, рассеивание и ассимиляцию загрязняющих веществ. Когда загрязнители смешиваются с достаточно большими объемами воздуха, их концентрация понижается вплоть до порогового уровня, ниже которого их отрицательное воздействие не наблюдается[4].
Давление атмосферы мы не замечаем, хотя на каждого человека давит примерно около 12 т. воздуха. Для нас ощутимы лишь отклонения давления при подъеме на высоту (понижение), при погружении в воду (повышение). В абсолютном вакууме гибель живого наступает мгновенно. Однако исчезновение или резкое уменьшение атмосферного давления нашей планете не угрожает.
Прозрачность атмосферы имеет очень важное средообразующее значение. Именно от нее зависит проницаемость атмосферы для солнечных излучений видимых частей спектра. Количество (интенсивность) солнечной энергии определяет интенсивность фотосинтеза — единственного природного процесса фиксации солнечной энергии на Земле. Установлено влияние прозрачности на тепловой баланс Земли. Современные изменения прозрачности атмосферы в значительной мере определяются антропогенным влиянием, что уже привело к возникновению ряда проблем.
Весьма существенное значение имеет состояние газового баланса в атмосфере. Атмосфера в пределах тропосферы (до высоты 15—16 км), где заключено более 90% всей ее массы, состоит по объему из азота (78,09%), кислорода (20,96%), аргона (0,93%), углекислого газа (0,03%); она содержит также весьма малые доли инертных газов и озона.
Атмосферный азот является гигантским источником первичного «сырья» как для деятельности азотфиксирующих микроорганизмов и водорослей, так и для промышленности азотистых удобрений.
Без кислорода невозможно дыхание, а значит, энергетика многоклеточных животных. Вместе с тем кислород - это продукт жизнедеятельности, выделяемый фотосинтезирующими организмами. Накопление в ходе эволюции атмосферы и биосферы всего 1% кислорода создало условия для бурного развития современных форм жизни. При этом образовался озоновый экран - защита от космических лучей высоких энергий. Однако происходит катастрофическое уменьшение кислорода в атмосфере. За последние 10 лет количество его уменьшилось настолько, насколько уменьшилось за предыдущие 10 тыс. лет сокращения.
К серьезным последствиям может привести резкое сокращение кислорода в атмосфере Его потеря вызвала бы неизбежную замену аэробных форм жизни анаэробными.
Углекислого газа (диоксида углерода) в атмосфере значительно меньше, чем кислорода и азота. Однако именно его увеличение за счет антропогенной деятельности сегодня волнует человечество. По данным Национальной исследовательской лаборатории США в г. Боулдере, штат Колорадо, в настоящее время количество СО в атмосфере Земли увеличивается на 10% каждые 20 лет. Имеется много прогностических моделей будущего количества CO2 в атмосфере. Выводы их различаются количественно, но факт роста CO2 в атмосфере в нынешнем столетии признается всеми. Эти изменения, касающиеся ничтожной (по масштабам атмосферы) величины нетоксичного газа, вызывают глобальную экологическую проблему, связанную с изменением климата Земли. Повышение доли углекислого газа всего на 0,1% вызывает затруднение дыхания у животных, сказывается на здоровье человека.
В слое атмосферы от поверхности Земли до 70 км присутствует озон (О3) — трехатомный кислород, возникающий в результате расщепления молекул обычного кислорода и перераспределения его атомов. Название газу дал в 1840 г. швейцарский химик Шойбен. Прямой перевод с греческого означает «пахнущий». Озон называют атмосферным щитом всего живого, с ним связывают синеву неба и сохранение благодатного тепла планеты. Однако ученые отмечают, что сам по себе озон, содержащийся в приземных слоях воздуха в высокой концентрации, например на предприятиях химической промышленности, при высоковольтных испытаниях, электросварке становится типичным промышленным ядом. В этом вопросе уже существует общее мнение, что при концентрации в количестве 1—10 мг на 1 м3 озон действительно вызывает изменения в организме. Изучение медико-биологического действия озона становится сегодня серьезной научной проблемой, прежде всего, потому, что расширяется его промышленное применение.
Опоясывающая Землю атмосфера, состоит, как известно, из множества различных слоев (см. рис. 1).
Рисунок 1. Строение атмосферы
Каждый из таких слоев выполняет важные задачи, направленные на обеспечение полезных свойств живых организмов. В ходе исследования атмосферных слоев выяснилось, что каждый из них способен возвращать обратно вещества или лучи, достигшие его границ, либо в космическое пространство, либо к земной поверхности. Например, тропосфера, расположенная в 13-15 км от поверхности Земли, уплотняет массы водяного пора, поднимающиеся с земной поверхности, и возвращает их обратно на Землю в виде дождя. Озоновый слой атмосферы, т.е. озоносфера, расположенная на высоте 25 км от Земли, отражая идущие из космического пространства радиацию и вредные ультрафиолетовые лучи, возвращает их обратно, не позволяя пробиться к земной поверхности.
Рассматривая различные экологические функции атмосферы Земли, можно сделать однозначный вывод, что жизнь на Земле без этой воздушной оболочки была бы невозможна.
Глава 2. Анализ природного потенциала самоочищения атмосферы на территории России
Атмосфера обладает способностью к самоочищению.
Самоочищение атмосферы - частичное или полное восстановление естественного состава атмосферы вследствие удаления примесей под воздействием природных процессов. Дождь и снег промывают атмосферу благодаря своим абсорбционным способностям, удаляя из нее пыль и растворимые в воде вещества. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, который окисляет органические примеси (роль зеленых растений в самоочищении атмосферы от углекислого газа вообще исключительна - почти весь свободный атмосферный кислород имеет биогенное происхождение, т. е. около 30 % его выделяют зеленые растения суши, а 70 % кислорода высвобождают водоросли Мирового океана). Ультрафиолетовые лучи солнца убивают микроорганизмы[11].
Природный потенциал самоочищения атмосферы во многом обусловлен такими природно-климатических условиями, как особенности подстилающей поверхности (растительность, рельеф), температурный режим, количество выпадающих осадков, циркуляционные процессы в атмосфере и др. (см. рис. 2).
Рисунок 2. Индекс самоочищения атмосферы осадками и растительностью (по материалам сайта http://www.nii-atmosphere.ru)
Очень сильное влияние на самоочищение воздуха оказывают циркуляционные процессы в атмосфере. Например: господствующие в условиях антициклональной погоды нисходящие потоки воздуха приводят к накоплению загрязняющих веществ в приземных слоях атмосферы. Поэтому при одинаковом количестве поступающих веществ загрязнение воздушной среды будет значительно больше (соответственно, потенциал самоочищения ниже) в районах с преимущественно антициклональным режимом погоды и меньше там, где преобладает циклоническая деятельность. По этой причине атмосферные загрязнения особенно опасны в межгорных котловинах Восточной Сибири. В частности, сверхвысокая концентрация промышленности в условиях замкнутости котловинного рельефа при характерном антициклональном типе погоды создала здесь особо тяжелые условия для жизни населения[12].
Способность атмосферы к самоочищению зависит также от величины ПЗА (потенциала загрязнения атмосферы). Чем ниже значение ПЗА, тем способность к самоочищению у атмосферы выше.
Потенциал загрязнения атмосферы (ПЗА) – широко используемая на практике косвенная характеристика рассеивающих способностей атмосферы. Эта величина представляет собой отношение гипотетических среднегодовых (среднесезонных) приземных концентраций примесей от антропогенных источников в данной точке пространства к аналогичным значениям концентрации от таких же источников в некотором «эталонном» районе, где рассеяние примеси принимается наилучшим, а концентрации, соответственно, минимальными.
Такая характеристика как ПЗА удобна в том отношении, что не требует сведений непосредственно об измеренных значениях концентрации или источниках загрязнения, а предполагает известными лишь такие климатические характеристики как вероятности слабого ветра (менее 1 м/с), приземных инверсий температуры и туманов (см. рис.3).
Рисунок 3. Метеорологические условия, определяющие перенос и рассеивание примесей в атмосфере
(по материалам сайта http://www.nii-atmosphere.ru)
Зоны потенциала загрязнения атмосферы: I - низкий, II - умеренный, III - повышенный, IV - высокий, V - очень высокий.
Территория России характеризуется большим разнообразием климатических условий, определяющих потенциал загрязнения атмосферы, т. е. перенос и рассеивание примесей, поступающих в воздушный бассейн города с выбросами предприятий и автотранспорта[8]. Они определяют «климат» качества воздуха и частоту эпизодов высокого загрязнения. Выделено пять зон с различными условиями рассеивания примесей. Низкий потенциал загрязнения наблюдается на северо-западе Европейской части России (зона I и II). Особенно неблагоприятные условия для рассеивания (очень высокий потенциал) создаются в Восточной Сибири (зона V).
Согласно последним исследованиям [23], атмосфера способна к самоочищению в большей мере, чем представлялось – прямые измерения с помощью новейших лазерных технологий наряду с компьютерным моделированием установили, что химические группы, разлагающие смог и другие загрязняющие агенты, в атмосфере присутствуют в концентрации, которая на 20% выше предполагаемой прежними вычислениями.
Среди загрязнителей атмосферы Земли главным компонентом являются углеводороды – продукты сжигаемого на планете топлива. А способов самоочищения у нее 3, два из которых относительно непосредственны. В одном случае атмосферные примеси собираются на каплях воды из облаков и затем выливаются в виде дождя, в другом – молекулы атмосферных углеводородов распадаются под воздействием солнечного света. Третий путь – в химическом разрушении вредных веществ. И на нем сконцентрировали внимание исследователи процессов в воздушной оболочке Земли из американского Университета Пэрдью (Purdue University) – авторы статьи, которая появилась в майском номере 2005 года Трудов Национальной Академии Наук (Proceedings of the National Academy of Sciences) США. Речь в ней шла об образуемых в атмосфере реактивных группах, а именно – о так называемых гидроксильных радикалах, или радикалах ОН, которые, присоединяясь к углеводородам, делят их на инертные части.
Эти радикалы образуются в атмосфере вполне естественно из многих ее компонентов, и воздействие, которое они могут оказывать на загрязняющие включения, учитывалось моделями, которые пытаются предсказать степень самоочищаемости атмосферы при постоянном увеличении производимых смогом углеводородов, и прежде. Однако модели не работали, потому что никто точно не знал, сколько в атмосфере может быть этих самых гидроксильных радикалов. Эксперименты, проведенные с использованием лазерных технологий, разработанных в Калифорнийском Университете Сан-Диего (University of California at San Diego), позволили взглянуть на их образование по-новому, точнее, они позволили выделить прежде недоступную ту часть ультрафиолетового спектра (с длиной волны от 360 до 630 нм), которую поглощают некоторые из образующих ОН-группы молекул. И здесь оказалась скрыта немалая часть химических процессов, в том числе и образование спасительных для атмосферы, а, следовательно, и для планеты радикалов. Согласно модели американских фотохимиков Джозефа Франциско, Амитабха Синха и Джейми Мэтьюса, этих групп может быть на 20% больше, чем думали.
Так или иначе, но возможности природных систем самоочищения атмосферы в современных условиях серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.
Глава 3. Характеристика антропогенного загрязнения воздушной среды России
Похожие работы
... на Земле от губительного действия этих лучей. Молекула газа озона содержит три атома кислорода (О3) в отличие от обычной, двухатомной, молекулы кислорода (О2). Предполагается, что глобальное загрязнение атмосферы некоторыми веществами (фреонами, оксидами азота и др.) может нарушить функционирование озонового слоя Земли. Главную опасность для атмосферного озона составляет группа химических веществ ...
... воздействие различных вредных веществ, содержащихся в воздухе населенных пунктов в концентрациях 10 ПДК и выше. В связи с загрязнением атмосферы в ряде регионов сохраняется напряженная экологическая обстановка, а в ряде городов оценивается как опасная. Фоновое загрязнение атмосферы Фоновое техногенное загрязнение атмосферы формируется преимущественно под влиянием промышленных выбросов и условий ...
... отмечается большая повторяемость штилей (на большей части территории – 30–70, в Тайшетском и южном районах – 10–35%) (Государственный доклад…2004). 3. Влияние климатических характеристик на рассеивание вредных веществ в атмосфере на территории Иркутской области Жизненно важной проблемой современных антропогенных процессов является обеспечение чистоты атмосферы крупных городских агломераций, ...
... положения этой программы вошли в экологический рвздел «Стратегического плана для Санкт-Петербурга». Городские власти всерьёз озабочены проблемой загрязнения атмосферного воздуха в Санкт-Петербурге. И это неудивительно: по сумме токсичных выбросов в атмосферу наш город находится на 8 месте в России. Об этом сообщил начальник управления по охране окружающей среды. Для Санкт- ...
0 комментариев