На организмы и людей отрицательно влияет загрязнение воздуха. Не требует доказательства, что устойчивость биосферы зависит от чистоты воздуха. Известно, что без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – до 5 суток, а без воздуха – не проживет и 5 мин. Поэтому ясно, как велика роль атмосферы для решения связанных с нею экологических задач. Атмосфера является газовой оболочкой Земли и состоит из нескольких сфер, между которыми имеются переходные слои – паузы.
Наиболее изученный участок атмосферы (от уровня моря до Н=100 км) делится на 4 части: тропосфера – от уровня моря до 12 км над поверхностью; стратосфера – от 12 км до 50 км; мезосфера - от 50 км до 85 км; термосфера (ионосфера) - выше 85 км. Атмосфера состоит из механической смеси не взаимодействующих между собой газов: азот – 78,08%; кислород – 20,95%; аргон – 0,93%; СО2 - 0,035% и остальные газы (водород, неон, гелий, метан и др.). Более 4/5 воздуха сосредоточено в тропосфере, в стратосфере на высоте выше 20 км расположен озоновый слой (экран), поглощающий УФ-излучение Солнца и вырабатывающий кислород. Загрязнение атмосферы вызывается природными и антропогенными источниками, выбрасывающими твердые, жидкие, газообразные и смешанные вещества: периодически или непрерывно, с очисткой или без нее, нагретые или холодные, организованно (через специальные сооружения – трубы и газоходы) или неорганизованно (в результате нарушения технологий и аварий. В результате можно следующим образом представить схему движения загрязнителей в атмосфере.
Природные загрязнители: пыль, газы, продукты разложения растений, животных, микроорганизмов. Антропогенные загрязнители: газы, пыль, зола, сажа. Отличие природных загрязнителей от антропогенных состоит в том, что даже при значительной интенсивности (например, после извержения вулкана) они не оказывают существенного влияния на природу. К антропогенным источникам загрязнений относят промышленные, транспортные и бытовые выбросы, которые могут быть в виде газов, пыли и сажи. Механические и химические загрязнения – это выбросы в атмосферу пыли, дыма и сажи от цементных заводов и других промышленных производств, сгорания угля, стирающейся с покрышек резины транспорта. Наиболее часто в атмосферу поступают: зола, пыль, ZnO, ZnCl2, SO2, SO3, NO, NO2, NH3, O3, смолы, силикаты, радиоактивные газы, аэрозоли. Атмосферу загрязняют все виды транспорта, однако больше всего – автомобили (55% транспортных средств). Один легковой автомобиль, проходя в год 15 000 км, потребляет примерно 4 т кислорода, сжигает около 2-3 т топлива и выбрасывает в окружающую среду 3250 кг СО2, 530 кг СО, 27 кг NO, 10 кг резиновой пыли. Велико загрязнение атмосферы тепловыми электростанциями после сжигания в течение 1 года 2,1 млрд. т каменного угля и 0,8 млрд. т бурого угля в окружающую среду выбрасывается: 225 тыс. т мышьяка (все мировое производство в год – 40 тыс. т): 255 тыс. т германия (производство - 100 тыс. т): 153 тыс. т кобальта (производство – 1,3 тыс. т). Заводы строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, SO2, NO2, от нефтехимических предприятий поступают в атмосферу углеводороды, сероводород, бензол, толуол, стирол, ацетон и др. Серьезным фактором является радиоактивное заражение атмосферы (в результате ядерных взрывов, работы АЭС и др. реакторов). Радионуклиды проникают при взрывах в стратосферу, переносятся воздушными течениями и могут находиться в аэрозоле 3-9 лет, а в нижних слоях атмосферы – до 3-х месяцев. Постепенно они осаждаются на землю или вымываются осадками.
Смог В результате повышения загрязнения воздуха в некоторых городах и ухудшения атмосферного обмена может деградироваться воздушный бассейн. Одним из проявлений этого явления смог – смесь токсичных туманов, проявляющаяся при высокой влажности в холодное время года. Различают два вида смога: смог, связанный с загрязнением атмосферы копотью или дымом, содержащими диоксид серы (Лондонский смог); смог, вызванный загрязнением воздуха выхлопными газами транспорта, содержащими оксиды азота (смог Лос-Анжелеса). Второй тип является фотохимическим смогом, т. к. необходимой составной частью процесса является протекание фотохимических реакций: hν NO + O3 → NO2 + O2 hν NO2 → NO + O
O + O2 → O3 Фотохимический смог – смесь газов и аэрозолей, образующаяся в результате фотохимических реакций под воздействием солнца между загрязнениями и компонентами воздуха, он поглощает около 80% УФ-лучей. Смог усиливается при определенных погодных условиях, особенно – при температурной инверсии. Обычно на высоте температура воздуха ниже, чем на поверхности Земли, в этом случае теплый воздух поднимается от земли, унося с собой загрязненные вещества и рассеивая их на высоте. При температурной инверсии слой холодного воздуха над землей перекрыт теплым. В результате восходящее движение воздуха, уносящее загрязняющие вещества, блокируется, и они накапливаются над землей. У многих людей смог вызывает головные боли, тошноту, раздражение глаз и горла, ухудшает общее состояние, особенно, при респираторных заболеваниях (астма, энфизема легких).
