3 занятие.

1. Атмосфера — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля.

Атмосфера — смесь различных газов, окружающих Землю.

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Состав сухого воздуха: азот-78,084%, кислород-20,946%, аргон-0,932%, вода-05-4%, углекислый газ-0,0387%, неон-1,818×10⁻³%, гелий-4,6×10⁻⁴%, метан-1,7×10⁻⁴%, криптон-1,14×10⁻⁴%, водород-5×10⁻⁵%, ксенон-8,7×10⁻⁶%, закись азота-5×10⁻⁵%,также содержатся SO₂, NH₃, СО, озон, углеводороды, HCl, HF, пары Hg, I₂, а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере постоянно находится большое количество взвешенных твёрдых и жидких частиц (аэрозоль).

Физические свойства. Толщина атмосферы — примерно 2000—3000 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха в атмосфере — (5,1—5,3)×10¹⁸ кг. Из них масса сухого воздуха составляет 5,1352 ±0,0003×10¹⁸ кг, общая масса водяных паров в среднем равна 1,27×10¹⁶ кг. Молярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966 г/моль, плотность воздуха у поверхности моря приблизительно равна 1,2 кг/м³. Давление при 0 °C на уровне моря составляет 101,325 кПа; критическая температура −140,7 °C. Растворимость воздуха в воде (по массе) при 0 °C — 0,0036 %, при 25 °C — 0,0023 %. За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м³, барометрическое давление 101,35 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %.

2. Источники загрязнения атмосферы

К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской соли, продукты растительного, животного и микробиологического происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве фонового, который мало изменяется со временем.

Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы – вулканическая и флюидная активность Земли. Крупные извержения вулканов приводят к глобальному и долговременному загрязнению атмосферы. Это обусловлено тем, что в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной деятельностью человека. К ним следует отнести: сжигание горючих ископаемых (выброс углекислого газа); работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди; выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы); производственная деятельность; загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора); выбросы предприятиями различных газов; сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель – монооксид углерода; сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог; вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств, ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле, мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и с долговременным характером загрязнения территории.

Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать эпидемии среди населения и животных.

В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические, хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Твердые взвешенные частицы представлены главным образом сажей, кальцитом, кварцем, гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, реже сульфатами, хлоридами. В снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы, сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и металлы в самородном виде.

Химическое загрязнение атмосферы. Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения. Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последним относятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в атмосферу и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.

К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие, способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферный озон.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие: оксид углерода; сернистый ангидрид (выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд); серный ангидрид (пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС); сероводород и сероуглерод (основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы); оксиды азота (основными источниками выброса являются предприятия, производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид); соединения фтора (источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики. стали, фосфорных удобрений); соединения хлора (химические предприятия, производящие соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду). В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

Аэрозольное загрязнение атмосферы

Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Аэрозоли разделяются на первичные (выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются в атмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие (отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и тонкодисперсные летучие аэрозоли - (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.) имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других понижениях рельефа, в меньшей степени на водоразделах.

К естественным источникам относят пыльные бури, вулканические извержения и лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO2) приводят к образованию в атмосфере аэрозолей. Несмотря на то, что время пребывания в тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутками, они могут вызвать снижение средней температуры воздуха у земной поверхности на 0,1 – 0,3С0. Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива либо содержащиеся в промышленных выбросах.

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические. цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: желеэа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Они содержатся в выбросах предприятий теплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а также автомобильного транспорта. Основной аэрозоль атмосферы – сернистый ангидрид (SO2), несмотря на большие масштабы его выбросов в атмосферу, является короткоживущим газом (4– 5 суток). В отличие от углекислого газа сернистый ангидрид является весьма нестойким химическим соединением. Под воздействием коротковолновой солнечной радиации он быстро превращается в серный ангидрид и в контакте с водяным паром переводится в сернистую кислоту. В загрязненной атмосфере, содержащей диоксид азота, сернистый ангидрид быстро переводится в серную кислоту, которая, соединяясь с капельками воды, образует так называемые кислотные дожди.

К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 3 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха.

3.Смог - пелена дыма, тумана и пыли, возникающую в результате загрязнения воздуха дымом, газовыми отходами производства, выхлопными газами автомобилей и т. п. Под действием ультрафиолетовой радиации солнца компоненты смога реагируют друг с другом, из-за чего возникают различные вредные соединения, например перокснацетилинтрат, вызывающий раздражение дыхательных путей, резь в глазах, слезы. Особенно опасен смог, когда из-за погодных условий пелена висит на одном месте, не рассеиваясь. Последствия для здоровья людей могут быть весьма тяжелыми.

Смог - видимое загрязнение воздуха любого характера. Смог возникает при определенных условиях: большом количестве пыли и газов в воздухе и длительном существовании антициклонных условий погоды (областей с высоким атмосферным давлением), когда загрязнители скапливаются в приземном слое атмосферы. Смог вызывает удушье, приступы астмы, аллергические реакции, раздражение глаз, повреждение растительности, зданий и сооружений. Выделяют три типа смога: ледяной (аляскинского типа); влажный (лондонского типа); сухой, или фотохимический (лос-анджелесского типа). Наиболее изучен влажный смог. Он обычен для мест с высокой относительной влажностью воздуха и частыми туманами. Это способствует смешиванию загрязняющих веществ, их взаимодействию в химических реакциях. Главными токсичными компонентами его являются чаще всего СО2 и SО2. Печально знаменит случай, когда в 1952 году влажный смог в Лондоне унес более 4 тысяч жизней. Фотохимический смог - вторичное загрязнение воздуха, возникающее в процессе разложения загрязняющих веществ солнечными лучами. Главный ядовитый компонент - озон. Ледяной смог возникает при очень низких температурах и антициклоне. В этом случае выбросы даже небольшого количества загрязняющих веществ приводят к возникновению густого тумана, состоящего из мельчайших кристалликов льда и, например, серной кислоты.

4. Озоновые дыры. Проблема озонового слоя возникла в 1982 году, когда зонд, запущенный с британской станции в Антарктиде, на высоте 25 - 30 километров обнаружил резкое снижение содержания озона. С тех пор над Антарктидой все время регистрируется озоновая "дыра" меняющихся форм и размеров. По последним данным на 1992 год она равна 23 миллионам квадратных километров, то есть площади, равной всей Северной Америке. Позднее такая же "дыра" была обнаружена над Канадским арктическим архипелагом, над Шпицбергеном, а затем и в разных местах Евразии, в частности над Воронежем. Истощение озонового слоя представляет гораздо более опасную реальность для всего живого на Земле, чем падение какого-нибудь сверхкрупного метеорита, ведь озон не допускает опасное излучение до поверхности Земли. В случае уменьшения озона человечеству грозит, как минимум, вспышка рака кожи и глазных заболеваний. Вообще увеличение дозы ультрафиолетовых лучей может ослабить иммунную систему человека, а заодно уменьшить урожай полей, сократить и без того узкую базу продовольственного снабжения Земли. Начались поиски причин. Сначала подозрение пало на хлор- и фторуглеводороды, употребляемые в холодильных установках, так называемые фреоны. Они действительно легко окисляются озоном, тем самым уничтожая его. Были выделены крупные суммы на поиски их заменителей. Однако холодильные установки применяются преимущественно в странах с теплым и жарким климатом, а озоновые дыры почему-то наиболее ярко проявляются в полярных областях. Это вызвало недоумение. Потом было установлено, что много озона уничтожается ракетными двигателями современных самолетов, летающих на больших высотах, а также при запусках космических кораблей и спутников.

Парниковый эффект. Одни ученые считают, что это - результат сжигания  огромной массы органического топлива и выделение в атмосферу больших количеств углекислого газа, который является парниковым, то есть затрудняет отдачу тепла от поверхности Земли. Миллиарды тонн углекислого газа ежечасно поступают в атмосферу в результате сжигания угля и нефти, природного газа и дров, миллионы тонн метана поднимаются в атмосферу от разработок газа, с рисовых полей Азии, выбрасываются туда водяной пар, фторхлоруглероды. Все это - "парниковые газы". Как в парнике стеклянная крыша и стены пропускают солнечную радиацию, но не дают уходить теплу, так и углекислый газ и другие "парниковые газы" практически прозрачны для солнечных лучей, но задерживают длинноволновое тепловое излучение Земли, не дают ему уходить в космос. Другие ученые, ссылаясь на изменение климата в историческое время, считают антропогенный фактор потепления климата ничтожным и связывают это явление с усилением солнечной активности.

5. К мерам борьбы с загрязнением воздуха выхлопными газами автомобилей относятся улучшение карбюрации, электронная схема зажигания, использование роторных двигателей, дожигание несгоревшего топлива, перевод автотранспорта на сжиженный газ, спирт или водород, использование автомобилей с электрическими, электротермическими или паровыми двигателями и, наконец, замена одних транспортных средств другими того же типа или более совершенных. К счастью, данные меры по экологизации транспорта проводятся с большим масштабом, особенно крупными конкурирующими автомобильными компаниями (Тойота и Форд). Вторая группа включает мероприятия по защите атмосферы путем рассеивания, обработки и нейтрализации вредных выбросов: очистные сооружения (фильтры, пылеулавливатели), бактериальное разложение загрязнителей, растительное поглощение загрязнителей, отбор культивирования активных видов растений на поглощение вредных аэрозолей, растворов, паров и газов, сооружения на промышленных предприятиях сверхвысоких труб (300 м и более), с помощью которых проектировщики и строители стали увеличивать ареал рассеивания аэрозолей, что снижает их концентрацию у источника загрязнений, гидротермические и турбулентные условия нейтрализации (путем обычных окислительных или восстановительных реакций) и рассеяния вредных выбросов. И наконец, третья группа мероприятий предполагает предотвращение загрязнение атмосферы путем рационального, дисперсного размещения «грязных» предприятий, источников вредных выбросов с учетом природной обстановки и потенциальной возможности загрязнения воздуха. Для осуществления мероприятий по защите атмосферы важен строгий контроль за состоянием воздушной среды, а также экономическое и правовое стимулирование мер по борьбе с ее загрязнением . Одним из примеров уважения к природе является поступок председателя совета директоров компании «Монсанто» Ричарда Махони. Он, увидев, как много токсичных отходов производит его компания, был поражен и постановил снизить уровень токсичных выбросов на 90%. Ему удалось не только очистить окружающую среду, но и сэкономить деньги. Наконец, большое значение имеет низкая экологическая культура населения, незнание основных природоохранных требований, снисходительное отношение к губителям природы, а также отсутствие знаний и навыков, необходимых для эффективного отстаивания своего права на здоровую окружающую среду, провозглашенного в законе. Сейчас необходимо разработать правовой механизм защиты экологических прав человека. Когда каждый житель, здоровье которого пострадало от вредных выбросов какого-либо предприятия, подаст иск с требованием материально возместить нанесенный ущерб, оценив свое здоровье в достаточно в крупную сумму, предприятие просто экономически будет вынуждено срочно принять меры к снижению загрязнения.

Значительно снизить вред от загрязненной атмосферы способны наши «зеленые друзья» – растения. Зеленые насаждения формируют санитарную зону вокруг промышленных предприятий, защищая жилые районы от шума, пыли, вредных выбросов. Даже при прекрасно работающих воздухоочистных сооружениях озеленение необходимо, так как растения «дочищают» окружающую среду благодаря большой поглотительной способности листьев. Зелень задерживает до 86% пыли. Некоторые породы (тополь черный, ива козья, лох узколистный, карагана, шиповник) в состоянии поглощать очень токсичные вещества. Зеленые насаждения снижают уровень загрязнения воздуха и регулируют температурный режим. Даже малые площади зеленых насаждений, расположенные между зданиями, улучшают микроклимат, особенно в дневные часы. Одно крупное дерево выделяет за сутки столько кислорода, сколько необходимо одному человеку. В условиях города под влиянием загазованности фотосинтез снижается в 10 раз, поэтому на каждого человека должно приходиться не одно, а десять деревьев. Растения также выделяют в атмосферу биологически активные летучие вещества – фитонциды. В воздухе садов и парков в 20 раз меньше бактерий, чем в воздухе улиц. Лучшие «производители» фитонцидов – хвойные, особенно туи и можжевельники, из лиственных – черемуха, береза, ива, робиния, дубы красный и черешчатый, тополь бальзамический, маньчжурский орех. Однако зеленые насаждения в городе находятся в условиях, значительно отличающихся от природных: здесь иной световой и тепловой режим, нарушен водный баланс, во многих случаях естественные почвы заменены малоплодородными насыпными. Пыль и зола городов поглощают значительную часть солнечной радиации, ухудшая освещенность растений; дым и пыль увеличивают облачность над городом, уменьшают количество водяного пара в воздухе, что является причиной сухости воздуха в городе. Сажа прочно оседает на листья и не смывается дождем. Плохие экологические условия отрицательно сказываются на росте и развитии растений, сокращают их срок жизни. По наблюдениям ученых, продолжительность жизни ясеня, вяза, тополя, липы мелколистной в условиях города не превышает 40-80 лет (в парках – до 150-200 лет, в подмосковных лесах – 300-400 лет). Еще меньше срок жизни у кустарников – 20-40 лет. Имеет значение газоустойчивость и газопоглотительная способность растений, т.к. в условиях большого города они бесперебойно поглощают атмосферные загрязнения. Это необходимо учитывать при разработке ассортимента растений для городов. Известно, что автомобильные выхлопы губительны для хвойных деревьев. Хвоя практически не выделяет влаги и мало кислорода, не дает тени. С помощью хвойных пород можно добиться высокого пылезащитного эффекта круглой год, но обязательно необходимо смывать скопившуюся пыль несколько раз за сезон. Более устойчивыми к городским условиям являются лиственницы благодаря их уникальной для хвойных растений способности сбрасывать ежегодно хвою. Лиственные породы по газоустойчивости можно разделить на группы: слабоповреждаемые (ивовые, жимолостные); среднеповреждаемые (кленовые, маслинные, камнеломковые); сильноповреждаемые (розоцветные, бобовые, сосновые). Дымоустойчивые с хорошей восстановительной способностью: бузина красная, жимолость каприфоль, клен ясенелистный, магония, тополь канадский, диервилла, снежноягодник, можжевельники виргинский и казацкий. Растения, устойчивые к атмосферным загрязнителям: боярышник Максимовича, виноград амурский, дерен кроваво-красный, ива козья, вяз мелколистный, клен ясенелистных, белая акация (робиния), тополь Максимовича, ясень американский, яблоня маньчжурская. Наиболее стойки к комплексу кислых газов и осадков: яблоня маньчжурская, бересклет, боярышник Максимовича, виноград амурский, ива козья, тополь душистый, аралия маньчжурская, тополь корейский, клен зеленокорый, дуб моногольский, маакия амурская, ива козья. Следует учитывать, что дальневосточные виды тополей устойчивы к действию двуокиси серы и кислых осадков, но сильно повреждаются пылью; виноград амурский проявляет высокую газоустойчивость лишь на нейтральных и слабощелочных почвах, а на кислых она резко снижается. Постепенное закисление почв снижает устойчивость растений, а нейтрализация, известкование почв – повышает. Часто даже при однократном внесении комплекса удобрений эффект прослеживается в течение 17-20 лет. Кроме того, снижение устойчивости возникает лишь в приземном слое, на уровне крон взрослых деревьев содержание вредных веществ резко падает. Пыль хорошо задерживают лиственные деревья и кустарники с шершавыми, опушенными, морщинистыми и клейкими листьями (вяз шершавый, калина городовина, лещина обыкновенная, сирень венгерская). Морщинистая поверхность очищается дождевой водой быстрее и лучше опушенной. А вот клейкие листья только в начале вегетации обладают полезными пылезащитными свойствами.

6.Оксид углерода. Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн к смерти. Легко соединяется с гемоглобином, при соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение содержание которого в крови сопровождается: а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени, б) нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга , в) изменениями деятельности сердца и легких , г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза.

Диоксид серы и серный ангидрид в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких. При концентрации SO2 0,3-0,5 млн. в течение нескольких дней наступает хроническое поражение листьев растений, а также иголок сосны.

Оксиды азота и некоторые другие вещества, соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами, образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон, перекись водорода, диоксид азота. Наличие в составе ПАН диоксида азота и иодистого калия придает смогу коричневый оттенок. При концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости губительно действующей на растительный покров. Все окислители, в первую очередь ПАН и ПБН, сильно раздражают и взывают воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м3) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем либо сосредоточиться. Асбест- вероятность раковых заболеваний бронхов и диафрагм, разделяющих грудную клетку и брюшную полость.

Берилий оказывает вредное воздействие на дыхательные пути, а также на кожу и глаза.

Пары ртути вызывают нарушение работы центральной верхней системы и почек. Поскольку ртуть может накапливаться в организме человека, то в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей. В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких.

Влияние радиоактивных веществ на растительный и животный мир.. Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах замещая калий. Излучения радиоактивных веществ оказывают следующее воздействие на организм: ослабляют облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к инфекциям и иммунитет организма; уменьшают продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста из-за временной или полной стерилизации; различными способами поражают гены, последствия которого проявляются во втором или третьем поколениях; оказывают кумулятивное воздействие.

Занятие 4.

1.

№ н/п	Наименование объектов	Площадь распространения, млн. км2	Объем, тыс. км3	Доля в мировых запасах, %
				От обших запасов	от запасов пресных вод
1.	Мировой океан	361,3	1338000	96,5	–
2.	Подземные воды	134,8	23400	1.7	–
3	В том числе подземные пресные воды	-	10530	0,76	30.1
4.	Почвенная влага	82,0	16,5	0.001	0.05
5.	Ледники и постоянные снега	16.2	24064	1.74	68,7
6.	Подземные льды	21,0	300	0,022	0,86
7.	Воды озер:
7а.	пресных	1,24	91,0	0,007	0,26
76.	соленых	0,82	85.4	0,006
8.	Вода болот	2,68	11.5	0.0008	0.03
9.	Воды рек	148,2	2,1	0.0002	0.006
10.	Вода в атмосфере	510,0	12,9	0,001	0,04
11.	Вода в организмах	–	1,1	0.0001	0,003
12.	Общие запасы воды	–	1385984,6	100.0	–
13.	Общие запасы пресной воды	–	35029,2	2,53	100,0

Запасы пресных вод, по последним данным, составляют 35 млн. км³, т.е. всего 2% общих запасов, а с учетом недоступной для использования некоторой части пресных вод, законсервированных в виде льдов в полярных ледниках, — 0,3 % объема гидросферы.

Распределение ресурсов пресных вод

Источник пресной воды	Объем пресной воды, тыс. км3	Доля каждого источника в общем объеме
Ледники	24000	85
Подземные воды	4000	14
Озера и водохранилища	155	0,6
Почвенная влага	83	0,3
Пары атмосферы	14	0,05
Речные воды	12	0,0004

Запасы пресной воды, пригодной для непосредственного использования, оцениваются немногим более 35 млн. км³ или 2,5% общего объема, но только 0,3% пригодны для использования. То есть на каждого жителя Земли приходится в среднем более 8 млн. м³ пресной воды. Однако здесь необходимо отметить, что около 70% запасов пресной воды сосредоточено в различного рода льдах и под землей, на глубине 150-200м, что создает определенные трудности в ее использовании. Наиболее доступны в использовании воды рек и озер, они являются для человека основными источниками водоснабжения. Запас пресной воды в руслах рек и озерах составляет около 93 тыс. км³. Пресной водой называют воду, содержащую не более 1г солей в 1литре. Соленость океанической воды составляет в среднем 35г на 1л. Имея представление о количестве пресной воды на Земле можно с определенной точностью сказать, сколько воды можно использовать без ущерба для биосферы, чтобы не нарушить водного баланса. Установлено, что ежегодный объем воды, которую человеческое общество может использовать на свои нужды, не должен превышать ее ежегодно возобновляемого в результате естественных процессов объема. Этот объем приблизительно равен суммарному годовому стоку рек в океан и составляет, по последним данным, 37,3тыс. км³.

2.ИСТОЧНИКИ ВОДЫ.  Основным источником пресной воды являются атмосферные осадки, но для потребительских нужд могут также использоваться и два других источника: подземные и поверхностные воды.  Подземные источники. Примерно 37,5 млн. км³, или 98% всей пресной воды в жидком состоянии приходится на подземные воды, причем ок. 50% из них залегает на глубинах не более 800 м. Однако объем доступных подземных вод определяется свойствами водоносных горизонтов и мощностью откачивающих воду насосов. Запасы подземных вод в Сахаре оцениваются примерно в 625 тыс. км³. В современных условиях они не пополняются за счет поверхностных пресных вод, а при откачке истощаются. Некоторые наиболее глубоко залегающие подземные воды вообще никогда не включаются в общий круговорот воды, и только в районах активного вулканизма такие воды извергаются в форме пара. Однако значительная масса подземных вод все же проникает на земную поверхность: под действием силы тяжести эти воды, двигаясь вдоль водонепроницаемых наклоннозалегающих пластов горных пород, выходят у подножий склонов в виде источников и ручьев. Кроме того, они откачиваются насосами, а также извлекаются корнями растений и затем в процессе транспирации поступают в атмосферу.  Зеркало грунтовых вод представляет собой верхний предел доступных подземных вод. При наличии уклонов зеркало грунтовых вод пересекается с земной поверхностью, и образуется источник. Если подземные воды находятся под большим гидростатическим давлением, то в местах их выхода на поверхность формируются артезианские источники. С появлением мощных насосов и развитием современной буровой техники извлечение подземных вод облегчилось. Для обеспечения подачи воды в мелкие колодцы, установленные на водоносных горизонтах, применяются насосы. Однако в скважинах, пробуренных на бóльшую глубину, до уровня напорных артезианских вод, последние поднимаются и насыщают вышележащие грунтовые воды, а иногда выходят на поверхность. Подземные воды перемещаются медленно, со скоростью нескольких метров за сутки или даже за год. Ими обычно насыщены пористые галечные или песчаные горизонты или относительно водонепроницаемые пласты глинистых сланцев, и лишь изредка они сосредоточены в подземных полостях или в подземных потоках. Для правильного выбора места бурения колодца обычно требуются сведения о геологическом строении территории.  В некоторых частях земного шара растущее потребление подземных вод имеет серьезные последствия. Откачка большого объема подземных вод, несопоставимо превышающего их естественное пополнение, приводит к нехватке влаги, а понижение уровня этих вод требует бóльших затрат на дорогостоящую электроэнергию, используемую для их извлечения. В местах истощения водоносного горизонта земная поверхность начинает проседать, и там осложняется восстановление водных ресурсов естественным путем.  В прибрежных районах чрезмерный забор подземных вод приводит к замещению пресной воды в водоносном горизонте морской, соленой, и таким образом происходит деградация местных источников пресной воды.  Постепенное ухудшение качества подземных вод в результате накопления солей может иметь еще более опасные последствия. Источники солей бывают как природными (например, растворение и вынос минералов из грунтов), так и антропогенными (внесение удобрений или чрезмерный полив водой с высоким содержанием солей). Реки, питающиеся от горных ледников, обычно содержат менее 1 г/л растворенных солей, но минерализация воды в иных реках достигает 9 г/л вследствие того, что они на большом протяжении дренируют территории, сложенные соленосными породами.  В результате беспорядочного сброса или захоронения токсичных химических веществ происходит их просачивание в водоносные горизонты, являющиеся источниками питьевой или ирригационной воды. В ряде случаев достаточно всего нескольких лет или десятилетий, чтобы вредные химические вещества попали в подземные воды и накопились там в ощутимых количествах. Однако, если водоносный горизонт был однажды загрязнен, для его естественного самоочищения потребуется от 200 до 10 000 лет.  Поверхностные источники. Лишь 0,01% от общего объема пресной воды в жидком состоянии сосредоточена в реках и ручьях и 1,47% – в озерах. Для накопления воды и постоянного обеспечения ею потребителей, а также для предотвращения нежелательных паводков и производства электроэнергии на многих реках сооружены плотины. Наибольшие средние расходы воды, а следовательно, и наибольший энергетический потенциал имеют Амазонка в Южной Америке, Конго (Заир) в Африке, Ганг с Брахмапутрой в южной Азии, Янцзы в Китае, Енисей в России и Миссисипи с Миссури в США. См. также река.  Естественные пресноводные озера, вмещающие ок. 125 тыс. км³ воды, наряду с реками и искусственными водохранилищами являются важным источником питьевой воды для людей и животных. Они также используются и для орошения сельскохозяйственных земель, навигации, рекреации, рыболовства и, к сожалению, для сброса бытовых и промышленных стоков. Иногда вследствие постепенного заполнения наносами или засоления озера пересыхают, однако в процессе эволюции гидросферы в некоторых местах образуются новые озера.  Уровень воды даже в «здоровых» озерах может понижаться в течение года в результате стока воды через вытекающие из них реки и ручьи, из-за просачивания воды в грунт и ее испарения. Восстановление их уровня обычно происходит за счет осадков и притока пресной воды впадающих в них рек и ручьев, а также из родников. Однако в результате испарения накапливаются соли, поступающие с речным стоком. Поэтому спустя тысячелетия некоторые озера могут стать очень солеными и непригодными для обитания многих живых организмов. 

3. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:

а).Парафины (алкены). (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.

б). Циклопарафины. (30 - 60% от общего состава) насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.

в).Ароматические углеводороды. (20 - 40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца ( бензол, толуол, ксилол) , затем бициклические ( нафталин) , полициклические ( пирон).

г). Олефины (алкены). (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.

Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод, - все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн. т. /год . Со стоками промышленности ежегодно попадает 0, 5 млн. т. нефти. Попадая в морскую среду, нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Пропускание света тонкими пленками сырой нефти составляет 11-10% (280 нм), 60-70% (400нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение. Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую нефть в воде и обратную вода в нефти. Прямые эмульсии, составленные капельками нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций, нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.