Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Структура и состав атмосферы



 

Масса атмосферы составляет около 5, 9 х 1015 т. Она имеет слоистое строение (рис.2.1) и состоит из нескольких сфер, между которыми располагаются переходные слои - паузы.

Прилегающий к земной поверхности наиболее плотный слой воздуха называется тропосферой. Протяженность ее по высоте в средних широтах 10 -12 км над уровнем моря, на полюсах 7 - 10, над экватором - 16-18 км. В тро­посфере сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы. Температура воздуха в тропосфере по высоте уменьшается и колеблется от 40 до - 50°С.

Выше тропосферы находится стратосфера протяженностью 40 км. Температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км постоянная (около - 50°С), а затем повышается и на высоте 50 км достигает 10°С. В стратосфере под воздействием космического излучения и коротковолновой части УФ-излучения Солнца молекулы кислорода воздуха ионизируются с образованием озона.

Стратопауза отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы. Выше мезосферы расположена термосфера (или ионосфера). Для нее характерно непрерывное повышение температуры с увеличением высоты. На высоте 150 км температура достигает 200 - 240°С, на уровне 200 км. - 500°С, а на высоте 500 - 600 км превышает 1500°С. В термосфере газы очень разряжены. Молекулы их движутся с большой скоростью, но редко сталкиваются между собой и поэтому не могут вызвать даже небольшого нагревания любого находящегося здесь тела.

Атмосфера состоит в основном из азота и кислорода. На высоте 110 - 120 км кислород почти весь становится атомарным, Предполагается, что выше 400 - 500 км и азот находится в атомарном состоянии. Кислородно-азотный состав сохраняется примерно до высоты 400 - 600 км. Выше 600 км в атмосфере начинает преобладать гелий, а выше 2000 - 3000 км преобладает водород.

Под действием солнечного излучения в атмосфере протекает множество реакций, в которых участвует азот, кислород, озон, оксид азота, диоксид углерода и пары воды. Ионизация происходит в основном на высоте 70 - 80 км. При этом образуются отрицательные (N¯, О¯, CO3¯, NО2¯, NО3¯ ) и положительные (N+, О+, О2+, Н+) ионы. Эти ионы соединяются в различные комплексы: NO+, N2; NO+.СО2; NO+.H2; О2+2 О).

 

Источники загрязнения атмосферы

 

Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.Естественный источник загрязнения атмосферы связан с космическим и земным факторами.Из космоса атмосфера Земли загрязняется пылью. Космическая пыль образуется из остатков сгоревших метеоритов при их вхождении в атмосферу. Ежегодно на Землю падает от 2 до 5 млн. т.метеоритного вещества.

Природная пыль является постоянной составной частью земной атмосферы. Она представляет собой мельчайшие твердые взвешенные в воздухе частицы с радиусом 104-10-3см. Частицы природной пыли имеют органическое и неорганическое происхождение и образуются в результате разрушения и выветривания горных пород и почвы, вулканических извержений, лесных и степных пожаров, испарения с поверхности морей. Одним из источников пыли в нижних соях атмосферы являются безводные пустыни и степи.

Атмосферный воздух над океаном включает мельчайшие кристаллы солей магния, натрия, калия, кальция. Они образуются в результате высыхания в воздухе брызг воды. Как правило, естественное загрязнение не угрожает отрицательными последствиями для биогеоценозов и обитающих в них живых организмов, хотя кратковременные последствия возможны. Атмосферная пыль способствует конденсации водяных паров, а следовательно, и образованию осадков. Кроме того, она поглощает прямую солнечную радиацию и защищает организмы от солнечного излучения. Источниками поступления ватмосферу антропогенных примесей являются теплоэнергетика, промышленность, нефте- и газопереработка, транспорт. Каждый из этих источников связан с выделением специфических примесей. Их состав насчитывает десятки тысяч веществ. Но загрязняющие вещества, поступающие в атмосферу в большом количестве сравнительно немногочисленны.

Наиболее распространенными выбросами промышленности в атмосферу являются следующие: зола, , диоксид серы, оксид цинка, силикаты, хлорид свинца; сероводород, меркаптан; альдегиды, углеводороды, смолы; оксид и диоксид азота, аммиак, озон, оксид и диоксид углерода; фтороводород, хлороводород, кремнефторид натрия, аэрозоли.

Главными источниками загрязнения атмосферного воздуха в Украине являются энергетика, промышленность и автотранспорт, при этом наибольшие по объему выбросы (в %) распределяются между ними следующим образом:

• оксид углерода: автотранспорт – 90%, промышленность – 10%;

• окислы азота: энергетика – 60%, автотранспорт – 35%, промышленность – 5%;

• углеводороды: промышленность – 73%, автотранспорт – 27%.

Наибольшее количество загрязняющих атмосферу веществ выбрасывается с выхлопными газами автомобилей, В настоящее время в мире насчитывается свыше 600 млн. автомобилей, выхлопные газы которых содержат примерно 200 токсичных веществ, в том числе канцерогенные углеводороды и тетраэтилсвинец.

 

Таблица 3.1. Содержание загрязняющих веществ в выхлопных газах двигателей

Компоненты (загрязняющие вещества) Единицы измерения Содержание в выхлопных газах двигателей
        карбюраторных дизельных
Диоксид углерода % 5 - 12 1, 0- 10
Монооксид углерода % 0, 5- 12 0, 01 -0, 5
Оксиды азота % 0, 0 -0, 8 0, 0002 - 0, 5
Углеводороды неканцерогенные (этан, метан, этилен, бензол, ацетилен, толуол, м-ксилол идр.) % 0, 2-0, 3 0, 009 - 0, 5
Альдегиды (формальдегид, акролеин, ацеталдьдегид) % 0, 0-0, 2 0, 001 -0, 009
Сажа г / м3 0, 0 - 0, 4 0, 01 - 1, 1
Бензпирен мкг / м3 до 10-20 до 10

 

Бензиновые двигатели выбрасывают больше углеводородов и продуктов их неполного окисления (оксида углерода и альдегидов), чем дизели. Каждая машина с бензиновым двигателем за пройденные 15 тыс. км потребляет 4350 кг кислорода, и выбрасывает 3250 кг диоксида углерода, 530 кг оксида углерода, 93 кг углеводородов, 27 кг оксидов азота, 0, 5 кг свинца, 0, 2 г бензпирена.

Тепловые электростанции выделяют в атмосферу газы, содержащие оксиды серы и азота, золу и оксиды металлов. Предприятия черной металлургии выбрасывают газы, включающие пыль, оксиды серы и металлов На 1 т передельного чугуна приходится 4, 5 кг пыли, 2, 7 кг SO2, 0, 1 - 0, 5 кг соединений марганца и мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, ртути, редких металлов, смолистых веществ.При производстве 1 т мартеновской стали выделяется 3000 - 4000 м3 газов с концентрацией пыли в среднем 0, 5 г/'м3 и 60 кг углекислого газа. Агломерационные фабрики выбрасывают пыль и диоксид серы. Их количество составляет 190 кг пыли и 3 кг SO2 на каждую тонну перерабатываемого сырья. Коксохимические предприятия загрязняют атмосферу пылью и смесью летучих соединений, среди которых фенол, бензпирен, сероводород.

Предприятия цветной металлургии выбрасывают в атмосферу запыленные газы, содержащие диоксид серы, фтористые соединения и оксиды металлов. Из тонны пыли, выделяемой в атмосферу при плавке медных руд, можно извлечь до 100 кг меди и десятки килограммов свинца и цинка.

Выбросы в атмосферу предприятий нефтеперерабатывающей и нефтедобывающей промышленностей содержат углеводороды (в том числе стирол, дивинил, толуол, изопрен), сероводород и другие газы.

Заводы промышленности и строительных материалов выбрасывают в атмосферу пыль, фториды, диоксиды серы и азота.

Наибольшее загрязнение атмосферного воздуха приходится на долю оксидов углерода, соединений серы и азота, углеводородов и промышленной пыли. За год в атмосферу Земли выбрасывается 300 млн. т оксида углерода, более 20 млрд. т диоксида углерода, 190 млн. т диоксида серы, 65 млн. т оксидов азота, свыше 300 млн. т пыли, 120 млн. т золы, более 50 млн. т различных углеводородов, фреонов - 1, 4 млн. т.

 

Таблица 3.2. Наиболее характерные выбросы в атмосферу основных про­изводств химической промышленности

 

Производство Компоненты выбросов в атмосферу
Азотной кислоты NO, NO2, NH3
Серной кислоты (нитрозной и контактной) NO, NO2, SO2, H2SO4
Соляной кислоты HCI, CI2
Фосфора и фосфорной кислоты P2O5, H3P O4, HF, Ca5F(PO4) (пыль)
Сложных удобрений NO, NO2, NH3, HF, H2SO4, P2O5, HNO3
Карбамида NH3, CO, (NH3)2CO (пыль)
Аммонийной селитры СО, NH3, HN03, NH4NO3 (пыль)
Суперфосфата H2SO4, HF, пыль суперфосфата
Жидкого хлора HCI, CI2, Hq
Полихлорвиниловой смолы Hq, HqCI2, H3
Аммиака NH3, CO
Метанола CH3OH, CO
Капролактама NO, NO2, SO2, H2S, CO
Диоксида титана Ильменит, TiO2, FeO, Fe2O3
Карбофоса SO2, P2O5, H2S, пыль карбофоса
     

 


Поделиться:



Популярное:

Последнее изменение этой страницы: 2016-04-09; Просмотров: 746; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2024 год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! (0.017 с.)
Главная | Случайная страница | Обратная связь