А. Состав атмосферного воздуха

Атмосферный воздух представляет собой смесь определенных газов и водяного пара. Из газов в состав атмосферного воздуха входят азот, кислород, аргон, углекислый газ, водород, гелий, метан и некоторые другие. Азот и кислород являются основными компонентами сухого атмосферного воздуха. Их относительная концентрация составляет 99,03% (азот - 78,08%, кислород - 20, 95%). Аргон составляет 0,93%, углекислый газ - 0,08%. На остальные газы приходится всего 0,01%.

Из всех газов, составляющих атмосферный воздух, наиболее активным является кислород. Он содержится в атмосфере в двух видах: двухатомном - O2 и трехатомном - O3. Последний носит название озона и играет исключительно важную роль в защите живых организмов от жесткой солнечной радиации. Озон, как правило, образуется в результате диссоциации молекул кислорода под воздействием солнечной радиации в верхних слоях атмосферы на высоте 10-50 км. На его концентрацию также оказывают влияния грозовые разряды в атмосфере. Озон, в свою очередь, существенно влияет на потоки атмосферной радиации, а также распределение температуры в атмосфере.

Другие газы атмосферы также принимают участие в различных земных процессах. Азот входит в состав белков и через посредственно азот-фиксирующих бактерий и водорослей усваивается живыми организмами. Кроме того, он участвует в фотохимических и биохимических реакциях, определяющих дифференциацию минеральных веществ и синтез органических. Под действием грозовых разрядов в атмосфере азот ионизируется и вступает в реакцию с атмосферной влагой, образуя азотную кислоту. Последняя, выпадая вместе с дождем на поверхность земли, вступает в реакцию с минералами почвы и образует питательные для растений соединения (калийные, фосфатные, кальциевые и др.), создавая тем самым жизненную основу для их развития. Можно сказать, что без азота жизнь в том виде, каком мы её знаем, была бы невозможна.

Исключительно важное значение имеет углекислый газ. Он участвует в процессах фотосинтеза, продуктивность которого в большой степени зависит от концентрации углекислого газа в формировании земной коры и климата. Пропуская коротковолновую радиацию и задерживая длинноволновую, углекислый газ регулирует теплообмен между землей и космосом, обеспечивая сохранение повышенной температуры у поверхности земли. Как и кислород, углекислый газ активно влияет на дыхательные функции живых организмов. Повышение концентрации углекислого газа во вдыхаемом воздухе снижает рефлекторные реакции организма, ослабляет кровяной обмен.

Б. Общая характеристика источников загрязнения

Состав и свойства атмосферы на разных высотах неодинаковы, поэтому ее подразделяют на тропо-, страто-, мезо-, термо- и экзосферы. Последние три слоя иногда рассматривают как ионосферу.

Источники загрязнения атмосферы подразделяются на естественные (природные) и искусственные (антропогенные). Естественные (извержения вулканов, пыльные бури, лесные и степные пожары) мало влияют на общий уровень загрязнения. Наиболее опасными источниками загрязнения атмосферы являются антропогенные. Мировое хозяйство ежегодно выбрасывает в атмосферу более 15 млрд. т С02, 200 млн т СО, более 500 млн т углеводородов, 120 млн т золы, более 160 млн т оксидов серы и 110 млн т оксидов азота и др. Общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу составляет, по некоторым данным, более 19 млрд т.

Вещества, загрязняющие атмосферу, могут быть твердыми, жидкими и газообразными и оказывать вредное воздействие непосредственно после химических превращений в атмосфере либо совместно с другими веществами.

Из всей массы загрязняющих веществ, которые поступают в атмосферу от антропогенных источников, 90% составляют газообразные вещества (оксиды серы, азота, углерода, тяжелых и радиоактивных металлов и др.), 10% - твердые и жидкие вещества.

Основные антропогенные источники загрязнения атмосферы:                       Тепловые электростанции и теплоцентрали, сжигающие органическое ископаемое топливо, относятся к наиболее мощным источникам выбросов вредных веществ в атмосферу и составляют около 90% общего выброса по энергетической промышленности.                                                                                               Автомобильный транспорт выделяет 60% газообразных загрязнителей воздуха. В состав выхлопных газов карбюраторных и дизельных двигателей входит до 200 химических соединений, из которых наиболее токсичны Pb, COx, NOx, CxHy, бенз(а) пирен. В выхлопных газах содержится большое количество углеводородов, их доля резко возрастает, если двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости при старте.                                                                                                                                   Черная металлургия. Процессы выплавки чугуна и переработки его на сталь также сопровождаются выбросом в атмосферу пыли и различных газов. Выброс пыли в расчете на 1т чугуна составляет 4,5 кг, С02 - 2,7 кг и Мп - 0,5 - 1 кг. Вместе с доменным газом в атмосферу в небольших количествах выбрасываются также соединения As, P, Sb, Pb, пары Hg и редких металлов, HCN и смолистые вещества. Выброс вредных веществ по отрасли составляет около 15% общепромышленного объема выбросов.                         Целлюлозно-бумажная промышленность. Производство целлюлозы - крупный источник загрязнения атмосферы, характер которого обусловлен двумя основными способами производства целлюлозы - сульфитным и сульфатным. Другие способы производства целлюлозы по характеру выбросов близки к основным. Кроме того, в комплекс выбросов, как правило, входят выбросы теплоэлектростанций и побочных химических производств, что осложняет характер выбросов и увеличивает их количество.      Цветная металлургия, служит источником загрязнения атмосферы пылью и газами. Выбросы предприятий цветной металлургии содержат токсичные пылевидные вещества As, Pb и др., поэтому они особо опасны. При получении металлов электролизом образуется большое количество газообразных и фтористых соединений. Выброс вредных веществ по отрасли составляет около 20,5% от объема выбросов в России.               Угольная промышленность. Источником загрязнения являются промышленные отвалы пустой породы, или так называемые терриконы. Внутри террикона вследствие самовозгорания длительное время идет горение угля и пирита, сопровождающееся выделением S02, СО и продуктов возгорания смолистых веществ (бенз(а)пирен). Химическая промышленность.                                                                   Промышленность строительных материалов. Основные технологические процессы здесь - измельчение и термическая обработка шихт, полуфабрикатов и продуктов в потоках горячих газов, которые сопровождаются выбросом пыли в атмосферу.