Атмосфера, ее состав и последствия загрязнения воздушной среды

Внешняя оболочка Земли — атмосфера — один из важнейших элементов биосферы. Атмосфера выполняет жизнеобеспечивающие, защитные, терморегулирующие, геологические и другие функции. Она оказывает решающее влияние на здоровье и производственно-хозяйственную деятельность человека, состояние растительного и животного мира.

В газовый состав современной атмосферы входят (в %): азот — 78,9, кислород — 20,95, аргон — 0,93, углекислый газ — 0,03, неон — 0,00018. В атмосфере содержатся также пары воды. В результате фотосинтеза современных растений кислород в атмосфере обновляется за 5 тыс. лет, углекислый газ — за 11 лет (за счет метаболизма высших растений, водорослей и бактерий).

Атмосферный воздух — неисчерпаемый ресурс, однако в отдельных районах земного шара он подвергается столь сильному антропогенному воздействию, что вполне уместно ставить вопрос о качественном изменении воздуха в результате атмосферного загрязнения.

Под атмосферным загрязнением понимают избыточное наличие в воздухе различных газов, частичек твердых и жидких веществ, паров (поступивших из природных или антропогенных источников), концентрация которых отрицательно влияет на флору и фауну Земли и жизненные условия человеческого общества. Основные антропогенные источники загрязнения атмосферного воздуха — транспорт, промышленные предприятия, теплоэлектростанции (котельные установки), поэтому в атмосферу попадают газообразные выбросы, твердые частицы, радиоактивные вещества и влага. Во время пребывания в атмосфере их температура, свойства и состояние могут существенно меняться. Эти изменения проявляются в виде осаждения тяжелых фракций, распада на компоненты (по массам и размерам), химических и фотохимических реакций и т.д. Вследствие этого в атмосферном воздухе образуются новые компоненты, свойства и поведение которых могут значительно отличаться от исходных.

Газообразные выбросы образуют соединения углерода, серы и азота.

Под аэрозолем понимают дисперсную систему, состоящую из частиц твердого тела или капель жидкости, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде (обычно в воздухе). Из общего числа аэрозолей, образующихся в воздухе в результате деятельности человека, более половины составляют аэрозоли сульфатов из сернистого газа.

Размеры выбрасываемых в атмосферу твердых частиц могут быть различны. Тяжелые крупные частицы, как правило, недолго остаются в атмосфере и выпадают вблизи источника их образования. Мелкие частицы образуют пыль, способную длительное время находиться в атмосферном воздухе во взвешенном состоянии.

Поведение влаги в атмосфере обусловлено ее концентрацией „и наличием фазовых переходов (плавление и др.). Строгие количественные оценки режима влаги в атмосферном воздухе пока не разработаны.

Выбросы радиоактивных веществ в атмосферу наиболее опасны для всего живого на Земле, поэтому источники образования их и закономерности размещения в атмосфере являются объектом постоянных наблюдений. В зависимости от динамических процессов в атмосфере, включающих общие и локальные перемещения воздушных масс, примесные выбросы могут распространяться на значительные расстояния.

Ежегодно на территории бывшего СССР в воздушный бассейн поступало около 100 млн. т вредных веществ. За 1987—1990 гг. максимальные разовые концентрации вредных веществ, превышающие 10 ПДК, отмечались более чем в ста городах страны.

Наиболее сильное загрязнение атмосферы в результате антропогенной деятельности наблюдается, в настоящее время. Установлено, например, что с 1900 г. объемная доля диоксида углерода в атмосфере увеличилась от 0,027 до 0,0323%. При сохранении существующих темпов поступления углекислого газа в атмосферу его доля к 2000 г. будет составлять 0,04%. Соответственно снижается наличие кислорода в атмосфере, ежегодно его становится меньше на несколько миллиардов тонн. По мнению некоторых ученых, накопление в атмосфере углекислого газа может вызвать так называемый парниковый эффект, который заключается в том, что уплотняющийся слой диоксида углерода, свободно пропуская солнечную радиацию к Земле, задерживает возврат теплового излучения в верхние слои атмосферы. В связи с этим в нижних слоях атмосферы возможно повышение температуры, которое вызовет таяние льдов и снегов на полюсах, подъем уровня океанов, морей и затопление значительной части суши.

Загрязнение атмосферы наносит огромный вред здоровью людей, приводит к значительному ущербу в сельском и лесном хозяйствах, в различных отраслях промышленности.

Весьма существенное влияние на загрязнение атмосферного воздуха оказывает горнодобывающее производство. Источники, виды и интенсивность загрязнения определяются способами разработки месторождений полезных ископаемых.

При. подземном способе добычи такими источниками являются поступающий в атмосферу рудничный воздух с ухудшенным (по сравнению с атмосферным) пьшегазовым составом, выбросы газа и пыли вследствие ветровой и водной эрозии, окисления и самовозгорания угля и пород в отвалах; при открытом способе — газопылевые выбросы от производства буровзрывных и погрузочно-транспортных работ, пылевое загрязнение в результате ветровой и водной эрозии поверхности отвалов, уступов карьеров, а также газовое загрязнение, связанное с работой автотранспорта, оснащенного двигателями внутреннего сгорания, и самовозгоранием полезного ископаемого и вмещающих пород.

Значительны выбросы пыли в воздушное пространство вследствие эрозии горных пород, т.е. постепенного физического и химического разрушения состава и структуры пород, сопровождающегося распространением продуктов разрушения на большие расстояния. Основные объекты эрозии на горных предприятиях — гидротехнические сооружения (хвостохранилища, гидроотвалы, шламонакопители и т.д.); отвалы песчано-глинистых пород; различные поверхности, по которым регулярно передвигаются транспорт и оборудование.