Строение атмосферы

На Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро  в 1992 г. была принята Конвенция об изменении климата. В ней говорится о необходимости объединения международных усилий с целью предотвращения неблагоприятных последствий потепления климата.

В 1997 г. в Киото (Япония) состоялась Третья конференция ООН по изменению  климата, на которой представители  правительств 171 страны подписали соглашение (Протокол Киото). По этому документу всем странам необходимо сократить выбросы парниковых газов, обеспечивающих потепление климата.

22—23 ноября 2000 г. в Гааге (Голландия)  прошла климатическая конференция, организованная ООН и Всемирной организацией здравоохранения, на которой рассматривалась проблема парникового эффекта. Поданным, приведенным в докладе на этой конференции Л. Карнауховым, из-за увеличения концентрации С0₂ в атмосфере через 100—200 лет неминуема парниковая катастрофа. Температура достигнет нескольких сотен градусов, и жизнь на планете исчезнет.

Что должно сделать человечество, чтобы этою не произошло? Возможные  варианты рассмотрены далее, в подразделе «Пути решения проблемы глобальное) потепления климата».

В первую очередь ученые и политики уделяют большое внимание проблеме глобального потепления климата. Рассмотрим теперь, почему это название называется «парниковым эффектом», какова его природа.

Представим себе застекленный парник (цветочную оранжерею или теплицу), который нагревается на солнце. Нагрев вызван тем, что световая энергия, проникающая внутрь парника через стекло, поглощается и превращается при этом в тепловую, т. е. в инфракрасное (ИК) излучение, которое не может пройти через стекло наружу. Таким образом, тепло как бы улавливается, и температура в парнике повышается.

Аналогично нагревается атмосфера Земли. Солнечное излучение падает на Землю. Большая его часть проникает сквозь атмосферу и, поглощаясь, нагревает поверхностный слой Земли. Землей испускается невидимое инфракрасное излучение, в результате чего Земля охлаждается. Однако часть этого излучения поглощается парниковыми газами в атмосфере, которые играют роль «одеяла», удерживающего тепло.

Чем выше концентрация этих газов, тем заметнее парниковый эффект.

Парниковые газы — это газы, создающие в атмосфере экран, задерживающий инфракрасные лучи, которые в результате нагревают поверхность Земли и нижний слой атмосферы. Многие из этих газов почти на всем протяжении истории Земли присутствовали в атмосфере в незначительном количестве. К наиболее значимым из-за количества природным парниковым газам относятся пары воды Н₂0. Следующим в ряду парниковых газов стоит углекислый газ С0₂. В отсутствие С0₂ температура поверхности Земли была бы примерно на 33°С ниже, чем в настоящее время, т. е. условия для жизни животных и растений были бы крайне неблагоприятными. Углекислый газ попадает в атмосферу как естественным, так и искусственным путем . Следовательно, необходимо делать различие между естественным парниковым эффектом и антропогенным, усиленным парниковым эффектом. Далее будут рассматриваться проблемы парникового эффекта, вызванные деятельностью человека.

В настоящее время основными  парниковыми газами являются углекислый газ СО,, метан СН₄, хпорфторуглероды (фреоны) и оксид азота(\) N₂Q По докладу специалистов «Гринпис» доля влияния основных "парниковых газов на глобальное потепление длительное время состааляла: СО, — 55% (0,5%), фреонов и родственных им газов - 24% (4%), СН₄ - 15% (0,9%), N₂0 - 6% (0,8%) (в скобках указан уровень среднегодового прироста этих газов). Тропосферный озон О, тоже относится к парниковым газам, но его трудно оценить количественно. Возникает- он в тропосфере в результате химических реакций под действием солнечного света между углеводородами и оксидами азота, образовавшимися при сжигании ископаемого топлива (подробнее это обсуждалось в разд. 2.5.3).

К 2000 г. доля влияния этих основных парниковых газов на глобальное потепление изменилась. Табл. 2.16 составлена на основе данных, опубликованных в журнале  «Химия в России» (2000, № 8) по материалам статьи американского ученого Кевина Гурни. По сравнению с 1990 г. возросла доля углекислого газа с 55 до 64% и метана — с 15 до 20%, уменьшилась доля фреонов (в связи с их запретом) с 24 до 10%, на прежнем уровне осталась доля N₂0 (6 %).

Антропогенный парниковый эффект на 57% обусловлен добычей и потреблением энергии, на 9% — исчезновением лесов, на 14% — сельскохозяйственной деятельностью и на 20% — остальным промышленным производством, не связанным с энергетическим циклом (в том числе и производством фреонов).

Разрушение  озонового слоя

Ежегодно наша планета Земля  теряет около 0,5% озонового слоя. За последние 10—15 лет его содержание уменьшилось примерно на 7%, и отмечается нарастающая интенсивность этого процесса. Наибольшие потери стратосферного озона раньше приходились на каждую антарктическую весну (октябрь), но сейчас и в северных широтах исчезает около 10% озона зимой и весной и около 5% летом и осенью. В первой половине 1997 г. возникла громадная по своим масштабам озоновая «дыра» площадью ~30 млн км² над всей Арктикой, включая север Европы, Канады, Гренландию, Балтийское море, северные области Сибири вплоть до Урала и Байкала. Среднемесячное уменьшение озона весной достигало здесь 30—40%. Над Южным полушарием за 5 лет (1993—1998) «дыра» увеличилась в два раза, достигнув площади 22 млн км². Полученные данные полностью подтверждают теорию химического разрушения озонового слоя.

К настоящему времени установлено, что практически единственным источником озона в стратосфере является кислород. Согласно Чемпенсу, образование озона начинается с фотохимического разложения молекулярного кислорода на два свободных атома кислорода под действием коротковолнового УФ излучения :

0,-^*0 + 0.

За этим следует присоединение  образующихся атомов к молекулам кислорода и образование двух молекул озона:

О + О, ► О,; О + 0₃ —*■ О-.

Таким образом, результирующий процесс  можно представить в виде уравнения

30₂—^20,.

Было установлено, что фотодиссоциация  О, на атомы происходит под действием УФ излучения с длиной волны X < 242 нм, причем этот процесс развивается на высоте более 30 км, поскольку ниже коротковолновое солнечное излучение не проникает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАЩИТА  АТМОСФЕРЫ ОТ ХИМИЧЕСКОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

 

Наилучшим способом защиты атмосферы  и биосферы в целом является, конечно, совершенствование промышленных производств с целью создания безотходных или малоотходных технологий, при которых вредные вещества практически не должны поступать в окружающую среду. Однако большинство промышленных производств пока  используют открытые технологические процессы, связанные с выбросом в атмосферу твердых частиц и отходящих газов. Необходимо строгое ограничение выбросов, а в перспективе — их полное исключение.

Комплекс мер с целью защиты атмосферы от загрязнения включает: совершенствование технологии производства для снижения выбросов; сокращение наиболее вредных производств; создание санитарно-защитных зон около предприятий; рассеяние химических соединений в атмосфере; создание более эффективных очистных сооружений на предприятиях; рациональную планировку зеленых насаждений, обладающих пылеулавливающей и газопоглотительной способностью.

Санитарными нормами проектирования промышленных предприятий установлено, что предприятия, являющиеся источником выделения в окружающую среду вредных и неприятно пахнущих веществ или источниками ионизирующих излучений, должны быть отделены от жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ). Санитарно-защитной зоной следует считать пространство между промышленной площадкой, на улице которой концентрации вредных веществ не должны превышать 0,3 ПДК,,,, (для воздуха рабочей зоны), и границей, на которой обеспечивается соблюдение ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов (ПДК* _п). Границы СЗЗ при одном источнике выброса устанавливают непосредственно от этого источника; при группе источников, сводящихся в одну точку, — от этой точки (центра). Промышленные предприятия подразделяют на пять классов в зависимости от их опасности для окружающей среды по санитарно-гигиеническим критериям. Наиболее опасен I класс, наименее опасен — V. Каждому классу предприятий соответствует своя санитарно-защитная зона: для предприятий класса I — 1000 м, класса 11 — 500 м, класса 111 — 300 м, класса Г/ — 100 м и класса V — 50 м. СЗЗ предприятий при необходимости может быть увеличена по решению соответствующих федеральных органов, но не более чем в три раза.

Как правило, на каждом предприятии  для отвода газов и удаления пыли используют трубы высотой 200—350 м. Применение высоких труб позволяет распределять загрязняющие вещества на большие расстояния отточки выброса и, следовательно, разбавлять выброс в большем объеме атмосферного воздуха, снижая тем самым их концентрацию. Так из трубы высотой 200 м пылегазовые потоки расходятся на 20 км, а из трубы высотой 250 м — на 75 км. Рассеяние вредных веществ позволяет снизить их концентрацию в непосредственной близости от источника выброса, однако загрязнение распространяется на большие расстояния и вместо локального загрязнения может наблюдаться региональное, хотя и с меньшей концентрацией вредных веществ.

Таким образом, рассеяние вредных  веществ в атмосфере не является эффективным средством ее защиты от загрязнений. Основное внимание при проектировании промышленных предприятий или реконструкции действующих должно уделяться как можно более полной очистке и обезвреживанию атмосферных выбросов от токсичных веществ, созданию эффективных очистных сооружений. Рассмотрим процессы пылеотчистки и очистку выбросов от газообразных компонентов.

Аппараты для очистки воздуха  и газов от пыли подразделяются на следующие типы.

1. Механические обеспыливающие устройства, в которых пыль отделяется под действием гравитационных, инерционных или центробежных сил.
2. Электрофильтры, в которых осаждение пыли осуществляется за счет ионизации газа и сообщения электрического заряда пылинкам.
3. Гидравлические аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью (мокрый способ).

4. Пористые фильтры, удерживающие тонкодисперсную пыль. 
Пылеосадительные камеры, являясь простейшими аппаратами

механического способа очистки  отходящих газов, применяются для  освобождения газов от пыли (размер частиц 500—50 мкм) и обеспечивают степень очистки 40—50%. Способ очистки в данных аппаратах основан на действии гравитационных сил. При движении потока воздуха или газа между перегородками его скорость снижается, и частицы пыли оседают.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

 

1.Нормативные данные по предельно допустимым урозам загрязнения вредными веществами объектов окружающей среды: Справочный материал. — СПб.: Научно-технический центр «АМЕКОС». АО НИН «Буревестник», 1993.

2.Обухов А. V. Контроль чистоты воздушного океана. — М.. 1982.

Общая химия. Биофизическая  химия. Химия биогенных элементов / Под. ред. Ю. А Ершова. — М.: Высшая школа, 1993.

3.Охрана труда и экологическая безопасность в химической промышленности: Учебник для вузов / А. С. Бобков, А. А. Блинов, И. А. Роздин. L. И. Хабарова. — М.: Химия, 1997.

4.Панов Б. С. О проблеме защиты озонопого слоя Земли // http://www.nmie. dgtu.doncisk.una/fm/cco891/5 html.