Содержание:

 

    Введение

 

    Экология  – это наука о связях живых  организмов с окружающей средой. Эти  связи образуют единую и очень сложную систему, которую мы называем жизнью на Земле.

    Человечество  – тоже часть  этой жизни. Оно  возникло как результат развития живой природы, связано с нею  всеми корнями, существует за ее счет. Все его современное благополучие и дальнейшая судьба зависят от общей системы жизни на нашей планете.

    Современное человечество, вооруженное техникой и использующее огромное количество энергии, представляет очень мощную силу, воздействующую на природу Земли. Если эти воздействия не учитывают природных законов и разрушают установившиеся за миллионы лет связи, возникают катастрофические последствия. Люди уже столкнулись с целым рядом природных катастроф, вызванных их деятельностью, и обеспокоены тенденцией нарастания неустойчивости природы.

    Поэтому экология в настоящее время приобретает  особое значение как наука, помогающая найти пути выхода из возникающего кризиса. Раскрывая законы связей, на которых основана устойчивость жизни, люди все глубже понимают, как нужно изменить и организовать свои собственные отношения с природной  средой, по каким принципам развивать и использовать свою техническую вооруженность. Эти возможности во многом зависят от социального устройства общества, то есть от связей внутри человеческого коллектива.

    Таким образом, для экологически грамотного хозяйствования на Земле нужно знать  очень много – от того, как взаимодействуют со средой отдельные организмы, до понимания общепланетарных связей жизни и места в них человеческого общества.

    Это отражено в структуре и содержании экологической науки. Ее название образовано сочетанием двух греческих слов: «ойкос», что означает дом, жилище, и «логос» – наука, изучение. Название это ввел немецкий зоолог Эрнст Геккель в 1866 г. Образно говоря, экология – это наука о том, как жить в собственном доме. «Дом» современного человечества – вся планета Земля вместе с прилегающим космическим пространством. Поэтому две главные составные части современного экологического знания – это общая или фундаментальная экология, изучающая всю живую природу в целом, и социальная экология, изучающая взаимосвязи человеческого общества с природой. Отсюда вытекают правила и приемы рационального природопользования, охраны природы и окружающей человека среды. [2]

Неотъемлемым  условием успеха атмосфероохранной  деятельности является информация о содержании в атмосфере различных примесей.

      Атмосферный воздух

 

    Атмосферный воздух – это природная смесь  газов приземного слоя атмосферы (тропосферы) за пределами жилых, производственных и иных помещений, сложившаяся в ходе эволюции Земли.

    Первый  научный труд, в котором обобщаются представления об атмосфере, принадлежит Аристотелю, высказавшему предположение, что земля имеет форму шара и поэтому окружающая ее воздушная оболочка должна быть сферической. Это и получило название «атмосфера»: по-гречески «атмос» – пар, дыхание, а «сфера» – шар. В русскую науку это слово ввел М.В. Ломоносов.

    По-видимому, вначале атмосфера нашей планеты  состояла из летучих веществ, образовавшихся в земных недрах: водорода, воды, углекислого газа, метана, аммиака. Свободный азот, выходивший наружу в результате вулканической деятельности, превращался в аммиак. Условия для этого были самые подходящие: избыток водорода, повышенные температуры – поверхность Земли еще не остыла.

    Толщина воздушной оболочки, окружающей земной шар, не меньше тысячи километров, это почти в четверть земного радиуса. Масса этой оболочки округленно составляет 5 * 10¹⁵ тонн. Хотя это эквивалентно менее чем одной миллионной доле массы Земли, без атмосферы жизнь на планете была бы невозможна. Человек ежедневно потребляет 12-15 кг воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100 л, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде.

    Кроме того, атмосфера надежно оберегает  человека от многочисленных опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропускает метеориты (только над Москвой их ежесуточно сгорает около двухсот), защищает Землю от перегрева, пропуская определенное количество энергии, нивелирует перепад суточных температур, который мог бы составить примерно 200К, что неприемлемо для выживания всех земных существ. На верхнюю границу атмосферы ежесекундно обрушивается лавина космических излучений. Если бы они достигли земной поверхности, то все живущее на Земле мгновенно исчезло.

    Велико  значение атмосферы и в распределении  света. Воздух атмосферы разбивает  солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает то равномерное освещение, к которому мы привыкли. Наличие воздушной оболочки придает нашему небу голубой цвет, так как молекулы основных элементов воздуха и различные примеси, содержащиеся в нем, рассеивают главным образом лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые. По мере удаления от Земли, а, следовательно, уменьшения плотности и загрязнения воздуха, цвет неба становится темнее, воздушная оболочка приобретает густо-синюю окраску.

    Атмосфера является проводником звуков. Без нее на Земле царила бы тишина, невозможна была бы человеческая речь.

    Основной  потребитель воздуха в природе  – флора и фауна Земли. Подсчитано, что весь воздушный океан проходит через земные живые организмы, включая  человека, примерно за десять лет. Воздух необходим всему живому на Земле. Без пищи человек может прожить пять недель, без воды – пять дней, без воздуха – пять минут, но нормальная жизнедеятельность людей требует не только наличия воздуха, но и определенной его чистоты. От качества воздуха зависят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность любых конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв.

    Долгое  время люди считали воздух простым  веществом, и только в XVIII веке французский ученый Антуан Лоран Лавуазье установил, что воздух является механической смесью различных газов. [3] В нем содержится азота (N₂) 78,08%; кислорода (О₂) – 20,95%; диоксида углерода (СО₂) – 0,03%; аргона (Ar) – 0,93% от объема сухого воздуха; небольшое количество других инертных газов. Пары воды составляют 3-4% от всего объема воздуха.

    Состав  воздуха поддерживается за счет постоянно  идущих процессов: использования газов  живыми организмами и выделение их в атмосферу.

    В последние годы происходит некоторое изменение баланса азота в атмосфере. Однако из-за огромного количества азота в атмосфере проблема его баланса не так серьезна, как баланс кислорода и углекислого газа. Известно, что около 3,5-4 млрд. лет назад содержание кислорода в атмосфере было в тысячу раз меньше, чем сейчас, так как не было основных продуцентов кислорода – зеленых растений. [2]

    Загрязнение атмосферного воздуха

 

    Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения  в него или образования в нем  загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.

    Качество  атмосферного воздуха – совокупность физических, химических и биологических свойств атмосферного воздуха, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам атмосферного воздуха.

    Гигиенический норматив качества атмосферного воздуха  – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на здоровье человека.

    Экологический норматив качества атмосферного воздуха  – критерий качества атмосферного воздуха, отражающий предельно допустимое максимальное содержание вредных веществ в атмосферном воздухе, при котором отсутствует вредное воздействие на окружающую природную среду.

    Предельно допустимая (критическая) нагрузка –  показатель воздействия одного или  нескольких вредных веществ на окружающую природную среду, превышение которого может привести к вредному воздействию на нее. [3]

    В чистом виде воздух в природе не встречается. Причиной тому – естественное и искусственное (или антропогенное) загрязнение.

    Естественное  загрязнение имеет разное происхождение: внеземное (космическая пыль) и земное. Последнее происходит при извержении вулканов, выветривании горных пород, пыльных бурях, лесных пожарах, выносе в атмосферу кристалликов солей.

    Данные  статистики показывают, что главные  источники искусственного загрязнения  атмосферы – это различные  виды транспорта, тепловые электростанции, промышленность, коммунальное хозяйство, сельское хозяйство, лесное хозяйство. В последние десятилетия добавилось радиоактивное загрязнение (см. Приложение рис. 1, 2).

    Как известно, XX век характеризуется значительным ростом населения (оно увеличилось в 4,5 раза по сравнению с XIX веком) и научно-технической революцией, которая усилила отрицательное воздействие человека на природу. Например, в атмосфере появились в большом количестве вещества-загрязнители. [6]

    Загрязняющее  вещество – примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты окружающей природной среды или наносящая ущерб материальным объектам. [3]

    Естественное  загрязнение

 

    Естественное  загрязнение атмосферы происходит при выветривании горных пород, пыльных  бурях, лесных пожарах, выносе в атмосферу  кристалликов солей, извержении вулканов. [2]

    Вулканов  на Земле очень много, но даже если они не вызывают мгновенных катастрофических разрушений, а только мирно «курят», их деятельность способна серьезно влиять на климат нашей планеты и вызывать неблагоприятные экологические последствия. Например, сернистые газы, постоянно извергаемые в атмосферу известным сицилийским вулканом Этна, превращаются там в мельчайшие капельки серной кислоты, способствуя возникновению так называемых кислотных дождей (кстати, сильно повреждающих растительность и памятники старины). Этна – самый крупный источник сернистого ангидрида (SO₂) в Европе. Есть подобные ей вулканы и в других частях света.

    Время от времени эти «курильщики» попыхивают особенно сильно, и их ядовитые выдохи достигают стратосферы. Более тяжелый пепел через несколько недель опускается на землю, а вулканические газы и серная кислота в виде аэрозоля распределяются над всей поверхностью планеты и остаются в стратосфере на несколько лет. По оценке ученых, примерно половина серы в этом атмосферном слое – вулканического происхождения. Распыленная в воздухе серная кислота вступает в реакцию с хлором (концентрация которого сильно повышена в результате деятельности человека). При этом разрушается озоновый слой Земли, который защищает нашу планету от опасного для всего живого на ней жесткого ультрафиолетового излучения Солнца. [16]

    Но  несмотря на все это природные источники не вызывают существенных загрязнений атмосферы. [2]

    Искусственное загрязнение

 

    Искусственное (или антропогенное) загрязнение  – это загрязнение, связанное  с деятельностью человека.  

    Человек оказывает воздействие на различные  параметры и свойства атмосферы, ее химический состав, тепловой режим, перемещение, радиоактивность, электромагнитный фон и т. п. Она, как и вода, стала раньше, чем литосфера, загрязняться человеком.

    Человек не оказывает заметного влияния  на концентрации основных химических элементов, входящих в состав воздуха – азота и кислорода. Отсутствие изменений в концентрации этих газов связано, прежде всего, с их высоким содержанием (азот – 78,08%, кислород - 20,95%), на фоне которых даже существенные воздействия человека на эти газы остаются практически не заметными. Этого, однако, нельзя сказать о диоксиде углерода. Концентрация его постепенно увеличивается, что связано со значительными поступлениями углерода на фоне его низкого содержания в атмосфере (0,03%).