Атмосфера состоит из пяти основных слоев. Непосредственно к земной поверхности примыкает нижний слой – тропосфера- имеет толщину над полюсами8-10 км., в умеренных широтах –10-12, а на экваторе – 16-18 км. В тропосфере сосредоточено около 80% массы воздуха атмосферы. Здесь находится почти весь водяной пар атмосферы, формируются осадки и происходит горизонтальное и вертикальное перемешивание воздуха.
Стратосфера распространяется от 8-16 до 45-55 км. Она включает около 20% массы атмосферы, а водяной пар в ней почти отсутствует. В стратосфере имеется слой озона, который поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца, защищая живые организмы на Земле.
Мезосфера – средний слой атмосферы, простирающийся на высоте 80 км. Плотность воздуха в этом слое в 200 раз меньше, чем у земной поверхности.
Ионосфера – верхний слой атмосферы, расположенный на высоте от 80 до 800-1000 км., состоит в основном из заряженных (ионизированных) атомов кислорода, заряженных молекул оксида азота и свободных электронов. В ионосфере возникают полярные сияния, наблюдаются резкие колебания магнитного поля.
Внешний слой атмосферы – экзосфера – начинается с высоты 800-1000 км от поверхности Земли. Этот слой называют слоем рассеяния, т.к. здесь частицы газов движутся с большой скоростью и могут ускользать в космическое пространство.
Функции атмосферы. Без атмосферы жизнь на Земле была бы невозможна. Человек ежедневно потребляет 12-15 кг. воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100л, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде. Кроме того, атмосфера надежно оберегает человека от опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропускает метеориты, космические излучения. Без пищи человек может прожить пять недель, без воды – пять дней, без воздуха – пять минут. Нормальная жизнедеятельность людей требует не только воздуха, но и определенной его чистоты. От качества воздуха воздуха зависят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв. Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Если бы наша планета не была бы окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 С. Атмосфера спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Велико значение атмосферы в распределении света. Ее воздух разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение. Атмосфера служит проводником звуков.
Источники загрязнения атмосферы
Главными источниками загрязнения атмосферы являются промышленные предприятия и различные виды транспорта. Атмосферный воздух загрязняется из-за привнесения в него или образования в нем вредных веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровень естественного содержания.
Загрязняющее вещество –примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, растения и животных, другие компоненты природной среды или наносящая ущерб материальным объектам.
Качество атмосферного воздуха – совокупность физических, химических и биологических свойств, отражающих степень его соответствия гигиеническим и экологическим нормативам качества.
Вредное (загрязняющее) вещество– химическое или биологическое вещество (либо их смесь), содержащееся в атмосферном воздухе, которое в определенных концентрациях оказывает вредное воздействие на здоровье человека и окружающую природную среду (таблица 3).
Таблица 3
Выбросы наиболее распространенных загрязняющих атмосферу веществ, исходящих от стационарных источников (млн. тонн)
| 2001г | 2002г | 2003г | 2004г | |
| Всего | 19,1 | 19,5 | 19,8 | 20,5 |
| в том числе: | ||||
| твердые вещества | 3,0 | 2,9 | 2,9 | 2,9 |
| газообразные и жидкие вещества | 16,1 | 16,6 | 16,9 | 17,6 |
| из них: | ||||
| диоксид серы | 5,3 | 5,0 | 5,0 | 4,8 |
| оксиды азота | 1,7 | 1,6 | 1,7 | 1,6 |
| оксид углерода | 5,1 | 5,9 | 5,9 | 6,8 |
| углеводороды | 2,7 | 2,7 | 2,8 | 2,8 |
| летучие органические соединения | 1,1 | 1,2 | 1,4 | 1,4 |
В настоящее время наметилась тенденция роста автомобильного парка и наращивания объемов производства на морально и физически устаревшем оборудовании, что обусловливает рост выбросов вредных примесей и ухудшение условий проживания почти половины населения. Высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха обусловлен значительными концентрациями: диоксида азота, формальдегида, сероуглерода, фторида водорода, фенола и других веществ.
Загрязнение окружающей среды промышленными предприятиями остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение (таблица 4).
Таблица 4
Динамика выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников, по отраслям экономики (млн. тонн)
| Отрасли промышленности | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 |
| Промышленность, всего | 15,5 | 15,8 | 15,9 | 16,7 |
| Электроэнергетика | 3,7 | 3,7 | 3,4 | 3,3 |
| Топливная промышленность | 4,1 | 5,1 | 5,2 | 6,2 |
| Черная металлургия | 2,3 | 2,2 | 2,2 | 2,2 |
| Цветная металлургия | 3,4 | 3,3 | 3,3 | 3,3 |
| Химическая и нефтехимическая | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,4 |
| Машиностроение и металлообработка | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,3 |
| Лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная | 0,4 | 0,3 | 0,3 | 0,3 |
| Строительных материалов | 0,5 | 0,4 | 0,4 | 0,5 |
| Транспорт | 2,1 | 2,0 | 2,2 | 2,1 |
| Жилищно-коммунальное хозяйство | 1,0 | 1,1 | 1,1 | 1,0 |
| Другие отрасли | 0,4 | 0,2 | 0,6 | 0,7 |
Черная металлургия. По суммарным выбросам загрязняющих веществ отрасль занимает в промышленности четвертое место (14%). Металлургические комбинаты – крупнейшие загрязнители атмосферного воздуха в районах их расположения. Крупные металлургические центры – Кемерово. Липецк, Магнитогорск и Новокузнецк включены в список городов с наибольшим уровнем загрязнения воздуха. Наиболее экологически чистым является единственный в мире электрометаллургический комбинат неполного цикла в г. Старый Оскол. В связи со спадом производства прослеживается тенденция к сокращению выбросов. Для отрасли характерны выбросы таких веществ, как - оксид углерода, диоксид серы, сажи, твердых веществ. Выплавка чугуна и переработка его на сталь сопровождается выбросом различных газов. Выброс пыли в расчете на 1 тонну передельного чугуна составляет 4,5 кг. сернистого газа 2,7, марганца – 0,1-0,6 кг. Вместе с доменным газом в небольших количествах в атмосферу поступают соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, пары ртути и редких металлов, цианистый водород и смолистые вещества. Большинство современных заводов черной металлургии имеют цехи коксования углей и отделения по переработке газа. Коксохимические производства загрязняют атмосферный воздух пылью и смесью летучих соединений, коксовым газом.
Цветная металлургия. Крупные предприятия цветной металлургии расположены в Красноярском крае, Мурманской, Оренбургской, Челябинской, Свердловской и Новосибирских областях, республике Башкортостан, Приморском крае. Во многих районах с развитой цветной металлургией сложилась неблагоприятная экологическая обстановка. ЗФ ОАО «ГМК «Норильский никель»» - крупнейшее в России и отрасли предприятие, загрязняющее атмосферу (2,0 млн.т. выбросов, 61,4% отраслевых и 12,8% промышленных) от стационарных источников.
Машиностроительная промышленность. Предприятия машиностроения расположены во многих регионах России. Для отрасли характерны выбросы оксида углерода (44%), твердых веществ (18%), диоксида серы (13%), оксида азота (12%). Их объем составил 370,1 тыс. тонн.
Промышленность строительных материалов. К ней относятся производство цемента, строительной керамики, тепло-, звукоизоляционных материалов, стекла. В 2002 году объем выброса составил 434,0 тыс. тонн. Это пыль, взвешенные вещества, оксиды углерода, диоксида серы, оксиды азота, сероводород, формальдегид, толуол, бензол, ксилол, пентоксид ванадия и другие. Крупные предприятия – загрязнители: цементный завод (Воркута) 23 тыс.т., «Мальцевский портландцемент» (Фокино) 14,2, комбинат «Урал асбест» (Асбест) 7,8, «Ульяновск цемент» 7,6, «Оскол цемент» (Старый Оскол) 6,2 тыс. тонн.
Химическая и нефтехимическая промышленность. Основные источники вредных выбросов в атмосферу – производства кислот (серной, соляной, азотной и др.), резиново-технических изделий, фосфора, пластических масс, красителей, моющих средств, синтетического каучука, минеральных удобрений, растворителей (ацетона, фенола, бензола), крекинг нефти. Уровень воздействия предприятий отрасли характеризуется большими объемами и высокой токсичностью выбросов вредных веществ в атмосферу, сбросов сточных вод в водные объекты и образующихся отходов.
Деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность. негативное влияние предприятий этой отрасли определяется низким техническим уровнем основных технологических процессов и оборудования. В 2002 году выбросы составили 332,2 тыс. т. в районах расположения трех производств – АО «Братский ЛПК», АО «Усть-Ильменский ЛПК» и АО «Байкальский ЛПК».Для отрасли характерны выбросы окиси углерода, диоксида серы, твердых веществ.