Чс, связанные с изменением состава и свойств атмосферы

К чрезвычайным ситуациям, связанным с изменени­ем состава и свойств атмосферы, относятся:

• резкие изменения погоды или климата в результате антропогенного фактора;

• превышение ПДК вредных примесей в атмосфере;

• температурные инверсии над городами;

• острый недостаток кислорода в атмосфере над городами;

• значительное превышение предельно допустимого уровня городского шума;

• образование зон кислотных осадков;

• разрушение озонового слоя атмосферы;

• значительные изменения прозрачности атмосферы.

Воздействие человека на природу происходит непре­рывно. Осваивая новые территории, вырубая и выжигая леса, распахивая земли, люди неосознанно меняют харак­тер подстилающей поверхности, тем самым способствуя изменению теплового баланса.

Создаются новые водохранилища, изменяются русла рек, осушаются болота, вырубаются леса. На характере подстилающей поверхности сказывается эрозия почв. Все это влияет и на газовый обмен с атмосферой, влаго- и теплообмен атмосферы и подстилающей поверхности.

Развитие хозяйственной деятельности человека оказы­вает существенное влияние на окружающую среду. Промышленные предприятия, ТЭЦ, автотранспорт сжигают большое количество топлива, что приводит к непрерывному повышению среднего содержания двуокиси углерода в атмосфере. Происходит потепление климата вследствие так называемого «парникового эффекта». Уплотненный слой двуокиси углерода будет свободно пропускать солнечную радиацию к поверхности земли и в то же время задерживать излучения земного тепла в космос.

В атмосферу поступают и фотохимически активные малые примеси: фреоны, фтористые, бромистые и хлорные соединения, которые разрушают озоновый слой и влияют на тепловой режим планеты.

К другим факторам, влияющим на изменение климата, относятся загрязнение океана, рек нефтяными продуктами, нарушающее тепло- и влагообмен между атмосферой и водными источниками земли; воздействие на облака с це­лью стимулирования осадков; увеличивающийся выброс в атмосферу водяного пара; действие оросительных систем; повышение испарения и т.д.

Пагубные воздействия на климат оказывают испыта­ния ядерного оружия, способствующие образованию и накапливанию в атмосфере аэрозоля, окислов азота, радиоуглерода и других компонентов, разрушающих озоно­вый слой и нарушающих тепловой баланс атмосферы.

Тенденция к росту содержания двуокиси углерода в атмосфере неблагоприятна и может повлечь за собой серьезные последствия. В результате повышения температуры в тропосфере возможно таяние льдов и снегов в районах полюсов земли, повышению уровня Мирового океана, уменьшение площади суши, увеличение площади засушливых земель.

Загрязнение атмосферы - поступление в воздушную среду загрязнителей (аэрозолей, газов, твердых частиц и т.п.) в количествах и концентрациях, изменяющих состав и свойства значительных объемов воздушных масс и оказывающих негативное воздействие на живые организмы. Источники естественного загрязнения атмосферы связаны с поступлением в среду космической пыли, отходов деятельности вулканов, пыли от ветровых эрозий почв, от выветривания горных пород и т.д. Антропогенное загрязнение атмосферы обусловлено интенсивными выбросами и физическими воздействиями на атмосферу различных от­раслей хозяйственной деятельности человека. Основные антропогенные загрязнители воздуха - окислы азота, серы, углерода и иные газообразные соединения, пыль, аэрозоли, углеводороды.

Бурное развитие промышленности приводит к тому, что в крупных городах и промышленных центрах резко возрастает загрязнение атмосферы вследствие увеличивающегося количества выброса в нее различных веществ промышлен­ными предприятиями. Развитие автотранспорта в городах создает условия для все более усиливающегося загрязнения воздуха выхлопными газами. В крупных городах значительна также (особенно в летний период) запыленность атмосферы.

Над промышленным центром или крупным городом образуется загрязненный слой воздуха, так называемый «смог». Смог - это загрязнение атмосферы в виде аэрозоль­ной пелены или тумана, образующихся в результате интенсивного поступления в атмосферу пыли, дыма, выхлопных и промышленных газов и других продуктов.

В атмосфере города можно выделить три слоя: нижний, залегающий между домами, связан с выделением выхлоп­ных газов транспортом и с перераспределением поднятой в воздух пыли; второй, питаемый дымом отопительных сис­тем, располагается над домами на высоте около 20-30 м над поверхностью земли; третий - на высоте 50-100 м - питает­ся в основном выделениями промышленных предприятий.

Необходимо учитывать также, что при воздействии сол­нечной радиации на смесь углеводородных газов и окислов азота, выбрасываемых в атмосферу с выхлопными газами, образуется так называемый «фотосмог», который представ­ляет большую опасность для здоровья людей.

Кроме того, в некоторых городах и других населенных пунктах вследствие аварии на ЧАЭС возрастает радиационный фон.

С каждым годом концентрация вредных веществ в атмосфере увеличивается, и при превышении определенных уровней это приводит к возникновению различных заболе­ваний среди населения.

Концентрация вредных веществ в атмосфере, которая при ежедневном воздействии в течение неограниченного времени не может вызвать у человека каких-либо аномальных изменений или заболеваний, называется предельно допустимой концентрацией (ПДК) вредных веществ в атмосферном воздухе населенных пунктов. Ее выражают в миллиграммах на 1 м³ (мг/м³).

ПДК вредных веществ устанавливается в воздухе рабочей зоны производственных помещений и в атмосферном воздухе населенных пунктов. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны (ПДК р.з) считают такую, воздействие которой на работающих при ежедневной работе в пределах 8 ч в течение всего рабочего стажа не может вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья.

Для одних и тех же вредных веществ ПДК в атмосфер­ном воздухе населенных пунктов должно быть значитель­но ниже, чем ПДК р.з, так как атмосферным воздухом люди дышат круглые сутки в течение всей жизни.

ПДК рассчитывается на основе оценки безвредности определенных концентраций данного вещества для человека, животных и растений. При этом учитывается, что про­мышленность быстро расширяет перечень элементов, попадающих в отходы.

Расчеты ПДК основаны на оценке прямого действия какого-либо одного вещества на организм человека или животного, в то время как в действительности десятки ве­ществ, выбрасываемых многими источниками, действуют одновременно, вступая в реакции друг с другом и образуя новые соединения. Именно такая обстановка складывается в районах крупных промышленных центров с большой плотностью промышленных предприятий и населения. Расчет допустимого выброса на основе соблюдения ПДК должен учитывать как состояние атмосферы, так и наличие выбросов предприятий, действующих в данном районе.

Температура в тропосфере, начиная от земли, по высоте снижается на 5-6 °С на каждый километр. Теплые нижележащие слои воздуха, как более легкие, движутся кверху, обеспечивая циркуляцию воздуха над землей, образуя восходящие вертикальные, а также горизонтальные потоки воздуха, ощущаемые нами как ветер той или иной силы. Однако иногда при антициклонах (в областях повышенно­го давления) и при штилевой погоде может произойти так называемая температурная инверсия, при которой распо­ложенные выше слои атмосферы окажутся более нагретыми, чем нижележащие. Тогда прекращается нормальная циркуляция воздуха и слой теплого воздуха как одеялом покрывает участки земли (чаще всего в ложбинах и междугорьях). Если это происходит над городом или промышленным районом, то вредные выбросы тепловых электростанций, промышленных предприятий и автомобильного транспорта задерживаются под этим «воздушным одеялом» и созда­ют опасные для населения загрязнения приземного слоя атмосферы, вызывающие заболевания, иногда даже со смертельным исходом.

Во многих промышленных районах наземная растительность в процессе фотосинтеза выделяет в атмосферу меньше кислорода, чем его потребляется промышленностью, транспортом, людьми, животными. В связи с этим общее количество кислорода в околоземной оболочке биосферы ежегодно уменьшается на несколько млрд. тонн.

Особенно это характерно для крупных городов и промышленных центров.

Недостаток кислорода в воздушной среде городов способствует распространению легочных заболеваний, а также заболеваний сердечно-сосудистой системы.

С развитием технического прогресса уровни шума в городах (особенно в крупных промышленных центрах) постоянно возрастают и все большая часть городского населения подвергается воздействию высоких уровней шумов.

Внедрение в промышленность новых технологических процессов, рост мощности технологического оборудования, механизация производственных процессов, использование мощных средств наземного и воздушного транспорта привели к тому, что человек на производстве и в быту подвергается воздействию шума высоких уровней. Высокие уровни шума способствуют развитию различных заболева­ний неврологического, сердечно-сосудистого характера и других.

Основные источники шума в городах:

• транспорт. Удельный вес транспортного шума города составляет не менее 60-80 %;

• внутриквартальные источники шума. Возникают в жилых микрорайонах и кварталах. Основным источником являются спортивные игры на площадках, игры на детских площадках, хозяйственная деятельность людей и т.п.;

• источники шума в зданиях. Шумовой режим в жилых квартирах складывается из проникающего внешнего шума и шума, образующегося в результате эксплуатации инженерно-технического и санитарно-технического оборудования зданий: лифтов, насосов подкачки воды, мусоро­проводов, вентиляции и т.п.

Шумовой режим зависит от величины города, его планировочной структуры, рельефа местности, развития промышленности, мощности и характера размещения источников шума, планировочного решения улично-дорожной сети, организации движения внутригородского, пригородного, междугороднего транспорта.

Кислотные дожди - результат промышленного загрязнения воздуха.

Большая доля в загрязнении воздуха принадлежит окислам азота, источниками образования которых являются выхлопные газы различных типов и видов двигателей, а также сжигание всех видов топлива. 40 % всех окислов азота выбрасывают в атмосферу тепловые электростанции. Эти окислы преобразуются в азот и нитраты, а последние, взаимодействуя с водой, дают азотную кислоту. Кроме того, в теплые солнечные дни окислы азота реагируют с недого­ревшими углеводородами из автомобильных выхлопов, образуя озон, который в определенных концентрациях вреден для растений, что является главной причиной их гибели.

Один из распространенных загрязнителей воздуха - сернистый ангидрид. Бесцветный газ с едким запахом, образуется при сжигании минерального топлива, после выброса из дымовой трубы превращается в сульфаты. Растворяясь в каплях воды, сульфаты образуют серную кислоту и вызывают появление тумана, снега или дождя с кислотностью от 10 до 100 раз выше обычной.

Кислотные осадки представляют серьезную опасность не только для растительного мира, но также и для здоровья людей.

Озон обладает способностью поглощать ультрафиолетовые излучения Солнца и, следовательно, предохраняет от их губительного воздействия все живые организмы на Земле.

Количество озона в атмосфере невелико. Особенностью озона, отличающей его от большинства атмосферных газов, является нестойкость.

Наиболее существенное влияние на разрушение озона оказывают реакции с соединениями водорода, азота, хлора. В результате деятельности человека резко возрастает поступление веществ, содержащих такие соединения. Наиболее значимыми из антропогенных примесей считаются окислы азота, доля которых в воздухе возрастает от увели­чивающегося использования азотных удобрений, а также соединения хлора, образующиеся в результате выпуска в атмосферу различных соединений (в основном хлорфтор-метанов). Последние широко используются в холодильной технике и в качестве пропеллентов в аэрозольных упаковках.

Озоновый слой в принципе подвержен влиянию многих веществ, выбрасываемых в атмосферу в результате человеческой деятельности

Прозрачность атмосфера в значительной степени зависит от процентного содержания в ней аэрозолей (понятие «аэрозоль» в данном случае включает пыль, дым, туман).

Увеличение содержания аэрозолей в атмосфере уменьшает количество приходящей к поверхности Земли солнечной энергии. В результате этого возможно охлаждение поверхности Земли, что вызовет понижение средней планетарной температуры и, в конечном счете, начало нового ледникового периода.

Ухудшение прозрачности атмосферы способствует созданию помех для авиации, судоходства и других видов транспорта и нередко является причиной крупных транс­портных аварий. Пыль является одним из наиболее распространенных загрязнителей атмосферы. Помимо большого негативного влияния наличия пыли на ухудшение про­зрачности атмосферы, загрязнение воздуха пылью оказывает вредное воздействие на живые организмы и растительный мир, ускоряет разрушение металлоконструкций, зданий, сооружений и имеет ряд других отрицательных последствий.

Пыль включает в себя аэрозоли, которые образуются из-за выветривания земной породы, лесных пожаров, вулканических извержений и других природных явлений, твердые аэрозоли промышленных выбросов и космическую пыль, а также частицы, образующиеся в процессе дробления при различных взрывах.

По своему происхождению пыль подразделяется на космическую, морскую, вулканическую, золовую и промышленную.

Космическая пыль. Во всей атмосфере количество космической пыли составляет менее 1 % от общего содержания пыли в атмосфере.

Пыль морского происхождения. Моря могут участвовать в пылеобразовании только путем отложения солей. В заметной форме это проявляется лишь изредка и на неболь­шом удалении от берега.

Пыль вулканического происхождения - один из наиболее значительных загрязнителей атмосферы.

Золовая пыль. Образуется в результате выветривания земной породы, а также при пыльных бурях.

Промышленная пыль - одна из основных составляю­щих пыли. Ее содержание в воздухе определяется развитием индустрии и транспорта и имеет явно выраженную тенденцию к росту. Во многих крупных городах создается опасное положение вследствие запыленности атмосферы промышленными выбросами. Учитывая то, что источниками дыма также являются в основном промышленность и транспорт, очевидно, что ухудшение прозрачности атмосферы зависит главным образом от их развития.