Смоги. Типы смогов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Смоги. Типы смогов

Введение

Хозяйственная деятельность человечества в течение последнего столетия привела к серьезному загрязнению нашей планеты разнообразными отходами производства. Воздушный бассейн, воды и почва в районах крупных промышленных центров часто содержат токсичные вещества, концентрация которых превышает предельно допустимую. Поскольку случаи значительного превышения допустимой концентрации достаточно часты и наблюдается рост заболеваемости, связанной с загрязнением природной среды, в последние десятилетия специалисты и средства массовой информации, а вслед за ними и население стали употреблять термин «экологический кризис».

Еще в конце позапрошлого века Фридрих Энгельс предупреждал: «Не будем, однако, слишком обольщаться нашими победами над природой. За каждую такую победу она нам мстит. Каждая из этих побед имеет, правда, в первую очередь те последствия, на которые мы рассчитывали, но во вторую и третью очередь совсем другие, непредвиденные последствия, которые очень часто уничтожают последствия первых».

Урбанизация в целом явление прогрессивное. Концентрация производства, научных, культурных учреждений, учебных заведений создает предпосылки роста общей культуры, улучшения быта, занятости людей, снабжения продовольствием, медицинского обслуживания. Вместе с тем, в городах наиболее выражены негативные изменения природной среды.

Все эти проблемы влияют не только на состояние окружающей среды, но и на здоровье самого человека. Рассмотрению проблем экологии в современном мире и будет посвящена эта работа.

1. Типы смогов

Смог (англ. smog, от smoke - дым и fog - туман), сильное загрязнение воздуха в больших городах и промышленных центрах.

С 30-х гг. над Лос-Анджелесом в теплое время года стал появляться смог - туман влажностью около 70%. Это явление назвали фотохимическим туманом, так как для его возникновения необходим солнечный свет, вызывающий сложные фотохимические превращения смеси углеродов и окислов азота, поступивших в воздух в результате автомобильных выбросов, в вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения.

В настоящее время во многих крупных городах мира - Нью-Йорке, Чикаго, Бостоне, Детройте, Токио, Милане - образуется фотохимический туман.

Смесь ряда первичных и вторичных загрязнителей, образующихся в нижней тропосфере, когда некоторые из первичных загрязнителей (особенно оксиды азота и углеводороды из выхлопных газов машин) взаимодействуют друг с другом под влиянием солнечного света, называется фотохимическим смогом.

Смог бывает следующих типов:

1. Влажный смог лондонского типа - сочетание тумана с примесью дыма и газовых отходов производства. От Великого смога в Лондоне в 1952 году скончалось более 4000 человек, ещё 8000 человек погибло в последующие несколько месяцев, причём британское правительство первое время отказывалось признать факт того, что эти смерти стали последствием смога от обильного сжигания угля, приписывая их эпидемии гриппа. Первоначально под смогом подразумевался дым в Лондоне, образованный сжиганием большого количества угля (смешение дыма и диоксида серы SO2). Проблема задымления Лондона существовала уже в Средние века. В 1273 году английский король Эдуард I издал указ, запрещающий использовать уголь в городе из-за сильного дыма, создаваемого им при горении. В 1661 году английский писатель Джон Эвелин в своём памфлете «Fumifugium» (букв. «окуривание») предложил жечь ароматические полена вместо угля и перенести часть производств за пределы Лондона. В настоящее время в Лондоне такие сильные смоги стали частью прошлого из-за активной политики по защите окружающей среды. В отличие от «Лос-анджелесского смога», действующего как окислитель благодаря наличию пероксида, «лондонский смог» имеет восстановительный характер.

2. Оксид серы (SO2) возбуждается солнечным светом с образованием радикала SO2. Последний реагирует с кислородом до радикала SO4, который мгновенно распадается в присутствии атомарного кислорода. Атомарный кислород может окислять следующую молекулу SO2:

SO2 + O2 > SO4 > + O;

O + SO2 > SO3

3. Триоксид серы реагирует с водой до образования серной кислоты:

4.

SO3 +H2O > H2SO4

H2SO4 и SO2 нейтрализуются в щелочной среде слизистой оболочки рта. Но поскольку SO2 абсорбируется на пылинках, а гигроскопичная серная кислота образует аэрозоли, оба соединения могут попасть в легкие и привести к защелачиванию кровеносных капилляров. Как следствие, возникает псевдокрупозное воспаление легких, астма и смертельный отек легких (в 1952 году причина гибели в Лондоне 4000 человек). Возникает в больших городах с высокой плотностью транспорта. Формируется в атмосфере под действием солнечного света при отсутствии ветра и при низкой влажности из компонентов, характерных для выхлопных газов автомобилей.

Под действием ультрафиолетового излучения Солнца оксиды азота и углеводороды вступают между собой в фотохимические реакции и образуют агрессивный фотохимический смог, содержащий озон и другие сильные окислители - пероксиацетилнитраты (ПАН), альдегиды, кетоны и другие вредные вещества, характеризующиеся раздражающим (глаза, верхние дыхательные пути) и аллергическим действием.

5. Ледяной смог аляскинского типа - смог, образующийся при низких температурах из пара отопительных систем и бытовых газовых выбросов.

6. Сухой смог лос-анджелесского типа - смог, возникающий в результате фотохимических реакций, которые происходят в газовых выбросах под действием солнечной радиации; устойчивая синеватая дымка из едких газов без тумана. Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насыщенный, а вернее, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных загрязнителей - фотоок-сидантов (озон, органические перекиси, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Только в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. человек в 1970 г. и 28 тыс. - в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Мед-ногорск и др.), особенно в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохимического смога увеличивается.

Фотохимический смог - смог, основной причиной возникновения которого считаются автомобильные выхлопы. Автомобильные выхлопные газы и загрязняющие выбросы предприятий в условиях инверсии температуры вступают в химическую реакцию с солнечным излучением, образуя озон.

Фотохимический смог может вызвать поражение дыхательных путей, рвоту, раздражение слизистой оболочки глаз и общую вялость. В ряде случаев в фотохимическом смоге могут присутствовать соединения азота, которые повышают вероятность возникновения раковых заболеваний.

Фотохимический смог представляет собой многокомпонентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и безветрие или очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ. Такие условия создаются чаще в июне - сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул, и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в результате которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником, так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной систем и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.

Смог наблюдается обычно при слабой турбулентности (завихрение воздушных потоков) воздуха, и, следовательно, при устойчивом распределении температуры воздуха по высоте, особенно при инверсиях температуры, при слабом ветре или штиле.

Инверсии температуры в атмосфере, повышение температуры воздуха с высотой вместо обычного для тропосферы её убывания. Инверсия температуры встречаются и у земной поверхности (приземные инверсии температуры.), и в свободной атмосфере. Приземные инверсия температуры чаще всего образуются в безветренные ночи (зимой иногда и днём) в результате интенсивного излучения тепла земной поверхностью, что приводит к охлаждению как её самой, так и прилегающего слоя воздуха. Толщина приземных инверсия температуры составляет десятки - сотни метров. Увеличение температуры в инверсионном слое колеблется от десятых долей градусов до 15-20.°С и более. Наиболее мощны зимние приземные инверсия температуры в Восточной Сибири и в Антарктиде.

В тропосфере, выше приземного слоя, инверсия температуры чаще образуются в антициклонах благодаря оседанию воздуха, сопровождающемуся его сжатием, а следовательно - нагреванием (инверсии оседания). В зонах фронтов атмосферных инверсия температуры создаются вследствие натекания тёплого воздуха на нижерасположенный холодный. В верхних слоях атмосферы (стратосфере, мезосфере, термосфере) инверсия температуры возникают из-за сильного поглощения солнечной радиации. Так, на высотах от 20-30 до 50-60 км расположена инверсия температуры, связанная с поглощением ультрафиолетового излучения Солнца озоном. У основания этого слоя температура равна от - 50 до - 70°C, у его верхней границы она поднимается до - 10 - + 10°С. Мощная инверсия температуры, начинающаяся на высоте 80-90 км и простирающаяся на сотни км вверх, также обусловлена поглощением солнечной радиации.

Инверсия температуры являются задерживающими слоями в атмосфере; они препятствуют развитию вертикальных движений воздуха, вследствие чего под ними накапливаются водяной пар, пыль, ядра конденсации. Это благоприятствует образованию слоев дымки, тумана, облаков. Вследствие аномальной рефракции света в инверсия температуры иногда возникают миражи. В инверсии температуры образуются также атмосферные волноводы, благоприятствующие дальнему распространению радиоволн.

Атмосферный волновод, слой воздуха, непосредственно примыкающий к поверхности Земли или приподнятый над ней, который отклоняет распространяющиеся в нём радиоволны к поверхности Земли. При определённых метеорологических условиях, когда температура убывает с высотой медленнее, а влажность воздуха быстрее, чем при нормальных условиях, волна, вышедшая под небольшим углом к горизонту, на некоторой высоте испытывает полное отражение, отклоняется обратно к земной поверхности и отражается от неё. Этот процесс может повторяться многократно, в результате чего радиоволны распространяются вдоль поверхности Земли на большие расстояния без заметного ослабления. Такой способ распространения радиоволн в атмосфере называется волноводным, он напоминает распространение радиоволн в радиоволноводах. В атмосферных волноводах могут распространяться волны, для которых длина волны l меньше некоторого критического значения lкр (обычно lкр Ј 50-100 V), т.е. дециметровые, сантиметровые и более короткие волны.

Смог снижает видимость, усиливает коррозию металлов и сооружений, оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека. Интенсивный и длительный смог может явиться причиной повышения заболеваемости и смертности.

2. Влияние смогов на здоровье человека

смог воздух загрязнение здоровье

Угарный газ, входящий в состав смога, представляет собой соединение углерода с кислородом; газ без цвета и запаха. Угарный газ впервые выделил французский врач Жак де Лассон в 1776 году при нагревании древесного угля с окисью цинка. Отравления угарным газом возможны на производстве и в быту: в доменных, мартеновских, литейных цехах; при испытании двигателей, использовании топливных газов для сушки и подогрева; в химической промышленности; в гаражах; при дровяном отоплении и т.п. Поступая в организм через органы дыхания, угарный газ взаимодействует с гемоглобином и образует карбоксигемоглобин, не обладающий способностью переносить кислород к тканям. Наряду с этим уменьшается коэффициент утилизации кислорода тканями. Возникают гипокапния, затруднение диссоциации оксигемоглобина, ферментные нарушения тканевого дыхания и т.д.

Защитную роль играет железо плазмы крови: его соединение с угарным газом препятствует образованию карбоксигемоглобина и способствует извлечению угарного газа из тканей. При острых отравлениях могут наблюдаться головная боль, головокружение, тошнота, рвота, слабость, одышка, учащённый пульс; возможны быстрая потеря сознания, судороги, кома (с последующим двигательным возбуждением), нарушения кровообращения и дыхания, поражение зрительного нерва и т.д.; на 2-3-е сутки может развиться токсическая пневмония. В таких случаях рекомендуется вынести пострадавшего на свежий воздух, растереть грудь; вдыхание паров нашатырного спирта, горячее питье. При хронических отравлениях появляются головная боль, головокружение, бессонница, возникает эмоциональная неустойчивость, ухудшаются память, внимание.

Возможны органические поражения центральной нервной системы, сосудистые спазмы, повышение количества эритроцитов в крови.

Главным продуктом фотохимических реакций является озон, вызывающий раздражение глаз, нарушающий функции легких и повреждающий деревья и урожай. Таким образом, степень опасности смога в целом определяется концентрацией озона в атмосфере на уровне Земли. Другими вредными составляющими смога являются альдегиды, пероксиацетилнитраты и окись.

Ничтожные количества этих вторичных загрязнителей в фотохимическом смоге достигают пикового уровня сразу пополудни в солнечный день, вызывая у людей раздражение глаз и дыхательных путей. Особенно уязвимы люди, страдающие астмой и другими заболеваниями дыхательных путей, а также здоровые люди, работающие на улице между 11 и 16 часами. Чем жарче день, тем больше озона и других составляющих фотохимического смога.

По своему Физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей.

Фотохимический туман сопровождается неприятным запахом, резко снижается видимость, у людей воспламеняются глаза, слизистые оболочки носа и горла, возникает удушье, обостряются легочные заболевания, бронхиальная астма. Фотохимический туман повреждает и растения. Сначала на листьях появляется водное набухание, через некоторое время нижние поверхности листьев приобретают серебристый или бронзовый оттенок, а верхние становятся пятнистыми с белым налетом. Затем наступает быстрое увядание.

Заключение

Влияние атмосферных загрязнений на окружающую среду и здоровье населения значительно. От загрязнения воздуха страдают животные и растения. Воздействие различных загрязнителей на человека и животных проявляется прежде всего в поражении различных систем органов, под их влиянием происходит разрушение хлорофилла в листьях растений, в связи с чем ухудшается фотосинтез и дыхание, замедляется рост, снижается качество древесных насаждений и урожайность сельскохозяйственных культур, а при более высоких и продолжительных дозах воздействия растительность погибает.

Подсчитано, что общее количество различных выбросов в атмосферу нашей планеты тепловыми электростанциями, металлургическими заводами, нефтеперерабатывающими предприятиями и другими антропогенными источниками к настоящему времени достигло огромных цифр.

Загрязнение атмосферного воздуха таит в себе угрозу не только здоровью людей, но и наносит большой экономический ущерб. Наличие в воздухе соединений серы ускоряет процессы коррозии металлов, разрушение зданий, сооружений, памятников культуры, ухудшает качество промышленных изделий и материалов. Установлено, например, что в промышленных районах сталь ржавеет в 20 раз, а алюминий разрушается в 100 раз быстрее, чем в сельской местности.

Вредные для человека и для природы выбросы могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстояния.

В последние десятилетия правительства развитых стран иногда жестче, иногда более мягко переходят к политике восстановления нарушенных экосистем, установки фильтров на фабриках и заводах, загрязняющих атмосферу, сокращают вредные выбросы.

Список использованной литературы

1. Небел Б. Наука об окружающей среде. М.: Мир, 1993. Т.1-2.

2. Новиков Ю.В., Экология, окружающая среда и человек: Учеб. Пособие для вузов, средних школ и колледжей. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000. - 320 с.

3. Тайлер, Миллер, Жизнь в окружающей среде. М.: Мир, 2001 - 212 с.

4. Шандала М.Г., Звиняцковский Я.И. Окружающая среда и здоровье населения. Киев: Здоровье, 1988. С. 152.

5. Учебное пособие. «Экология в вопросах и ответах». Авторы: В.И. Коробкин, Л.В. Передельский. Ростов-на-Дону 2002 г.;

6. Учебное пособие для вузов. «Экология». Автор: А.А. Горелов. Москва 2002 г.;

7. http://masters.donntu.edu.ua/

8. http://do.gendocs.ru/docs/

9. http://www.ecology-portal.ru

10. http://www.centreco.ru

Размещено на Allbest.ru