Экологические проблемы Устькаменогорска

Содержание:

Введение

I. Атмосфера

   1.1 Слои атмосферы

   1.2 Газовый состав  атмосферы

   1.3 Загрязнение  атмосферы

   1.4 Мониторинг  атмосферы

II. Город Усть –  Каменногорск

   2.1 Природно-климатическая  характеристика

   2.2 Усть – Каменногорск  - промышленный центр Республики Казахстан

   2.3 Источники загрязнения  города

   2.4  Здоровье  населения

III. Мониторинг атмосферы  города Усть – Каменногорск 

IV. Природоохранные мероприятия 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение:

Природа – целостная система с множеством сбалансированных связей. Нарушение этих связей приводит к изменению установившихся в природе круговоротах веществ и энергии. Современным обществом в производство и потребление вовлекается такое количество вещества и энергии, которое в сотни раз превосходит биологические потребности человека, что и является основной причиной современного экологического кризиса (высокий уровень и быстрое нарастание антропогенной нагрузки на окружающую природную среду).

 

Сегодня производственная деятельность человечества связана с использованием разнообразных природных ресурсов, охватывающих большинство химических элементов. Усиление техногенного воздействия на природную среду породило ряд экологических проблем. Самые острые связаны с состоянием атмосферы, гидросферы и литосферы.

 

Некоторые «изменения», такие как загрязнение воздуха, могут непосредственно влиять на здоровье и жизнедеятельность организма. Другие чреваты косвенными эффектами, например, выбросы углекислого газа сказываются на климате, что в  свою очередь отражается на производстве продуктов питания; сдвиги в концентрации биогенов приводят к гибели одних популяций и бурному размножению других.

 

В настоящее время  уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми  промышленными предприятиями и автомобильным транспортом, является одной из важнейших проблем, стоящих перед человечеством. Загрязнение воздуха оказывает вредное воздействие на человека и окружающую среду.

 

Охрана окружающей среды  становится наиболее важной задачей  современного общества. Экономическое развитие не должно идти в ущерб окружающей среде и здоровью населения.

 

Город Усть-Каменогорск  отличается от других промышленных городов  Казахстана тем, что он представляет собой уникальную урбанизированную систему, перенасыщенную промышленными предприятиями самой разной техногенной ориентации. Экологическая обстановка в городе продолжает оставаться неблагоприятной.

 

Экологическая ситуация усугубляется суммацией воздействия  техногенных факторов различных  производств в городе и возросшим в последнее время влиянием автотранспорта. Атмосфера города испытывает влияние от широкого спектра загрязнений, выбрасываемых предприятиями (диоксид серы, диоксид азота, свинец, цинк, хлор, кадмий, фтористый водород, фенол, формальдегид, мышьяк, бериллий, бенз(а)пирен и др.).

 

К историческим загрязнениям, воздействующим на окружающую среду  города, относятся отработанное хвостохранилище  УМЗ, терриконы шлаков металлургического  производства, полигоны для захоронения  отходов. Наличие очагов радиоактивного загрязнения на территории города также относится к историческим.

 

 

В соответствии с указанными нерешенными экологическими проблемами Усть-Каменогорска тема дипломной работы является, бесспорно, актуальной.

 

 

 

 

 

I. Атмосфера

Весь земной шар окутывает невидимым слоем атмосфера — его воздушная оболочка. Первой книгой об атмосферных явлениях была «Метеорология» Аристотеля. Труд великого ученого состоял из четырех частей: в первой описывались явления, происходящие в верхних слоях атмосферы, во второй — моря, в третьей — бури и вихри, а четвертая посвящалась «Теории четырех стихий».

Что же представляет собой  атмосфера? Прежде всего, о высоте атмосферы. Ее четкой верхней границы не существует, она плавно переходит в межпланетное пространство. Условно принято, что граница проходит на высоте 1000—1200 км, где еще иногда наблюдаются полярные сияния. Невозможно пока - точно установить глубину (или высоту) проникновения атмосферы в космос. Масса земной атмосферы равна приблизительно 5,27 * 1018 кг. Основная ее часть сосредоточена в относительно тонком приземном слое. Атмосферу можно разделить на ряд слоев, или сфер. В 1962 г. Всемирная метеорологическая организация, проанализировав все имеющиеся к этому времени данные. Пришли к выводу, что по характеру распределения температуры выделяется пять сфер (рис1):

Рис1. Пять сфер атмосферы

          1.2 Слои атмосферы

Тропосфера (греч. tropos — поворот, изменение и spaira —шар)— нижняя оболочка атмосферы, содержащая 80% воздуха и весь водяной пар. В тропосфере формируются все типы воздушных масс, возникают циклоны и антициклоны, вихри и смерчи и тому подобное. Переходный

слой (от нескольких сотен метров до 2 км) к стратосфере называется тропопаузой, где резко увеличивается разреженность воздуха, понижается его температура до -60° над полюсами и до -80°С над тропиками.

Стратосфера (от лат. stratum - настил, слой) — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км.  Именно в стратосфере располагается слой озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15—20 до 55—60 км), который определяет верхний предел жизни в биосфере. Озон (О₃) образуется в результате фотохимических реакций наиболее интенсивно на высоте ~30 км. Общая масса О₃ составила бы при нормальном давлении слой толщиной 1,7—4,0 мм, но и этого достаточно для поглощения губительного для жизни ультрафиолетового излучения Солнца.

В стратосфере задерживается  большая часть коротковолновой части ультрафиолетового излучения (180—200 нм) и происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений.

Мезосфера - средний слой атмосферы, лежащий над стратосферой на высотах от 50 до 80-85 км. Мезосфера характеризуется понижением средней температуры с высотой от 0 Сº. На нижней границе до -90 Сº  верхней границы. Близ верхней границы мезосферы наблюдаются серебристые облака, освещаемые солнцем в ночное время. Давление воздуха на верхней границе мезосферы в 200 раз меньше, чем у земной поверхности.

Термосфе́ра — слой атмосферы, следующий за мезосферой, — начинается на высоте 80-90 км и простирается до 800 км. Температура воздуха в термосфере колеблется на разных уровнях, быстро и разрывно возрастает и может варьироваться от 200 К до 2000 К, в зависимости от степени солнечной активности. Причиной является поглощение ультрафиолетового излучения Солнца на высотах 150—300 км, обусловленное ионизацией атмосферного кислорода. В нижней части термосферы рост температуры в сильной мере обусловлен энергией, выделяющейся при объединении (рекомбинации) атомов кислорода в молекулы (при этом в энергию теплового движения частиц превращается энергия солнечного УФ-излучения, поглощённая ранее при диссоциации молекул O₂).

Экзосфера (греч. ехо — снаружи и sphaira — шар) — самая высокая, конечная часть атмосферной оболочки — «земная корона» выше 600-1000 км. Отсюда нейтральные газы — водород и гелий рассеиваются в межпланетное пространство.

Функции: атмосферы

1) Регулирование  климата Земли.

2) Поглощение  солнечной радиации.

3) Пропускает  тепловое излучение Солнца.

4) Сохраняет  тепло.

5) Является средой  распространения звука.

6) Источник кислородного  дыхания.

7)  Формирование  влагооборота,  связанного   с   образованием   облаков   и

выпадением  осадков.

8) Формирующий  фактор литосферы (выветривание).

1.2 Газовый  состав атмосферы.

В настоящее  время атмосфера Земли состоит в основном из газов и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли, продукты горения). Концентрация газов, составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H₂O) и углекислого газа (CO₂).

Состав сухого воздуха
Газ	Содержание  по объёму, %	Содержание  по массе, %
Азот	78,084	75,50
Кислород	20,946	23,10
Аргон	0,932	1,286
Вода	0,5-4	-
Углекислый газ	0,0387	0,059
Неон	1,818·10−3	1,3·10−3
Гелий	4,6·10−4	7,2·10−5
Метан	1,7·10−4	-
Криптон	1,14·10−4	2,9·10−4
Водород	5·10−5	7,6·10−5
Ксенон	8,7·10−6	-
Закись азота	5·10−5	7,7·10−5

 

Табл.1 Состав сухого воздуха

   Атмосферный (наружный) воздух представляет собой простую смесь газов.

 Кислород является одним из основных газов атмосферы (почти 21%), наиболее важен для жизни на планете. «Атмосфера содержит порядка 1015 тонн свободного кислорода. Самый распространенный элемент на Земле.

Азот – одна  изосновных  компонентов органической  материи. Азот самый распространенный газ в атмосфере, около 78%. «Азот атмосферы  играет огромную роль в геохимических процессах, активно участвуя  в  дифференциации минерального вещества, с одной стороны, в синтезе органических веществ.

Известно,  что  азот  участвует  в  фотосинтезе,  синтезе  белков  и   нуклеиновых   кислот. Следовательно,  без  азота  жизнь  в  том  виде,  в  котором  мы  её  знаем, невозможна».

Углерод в земной атмосфере в основном представлен углекислым

газом (CO₂). Углекислый газ необходим растениям, так как используется  ими для дыхания. Содержание CO₂ в атмосфере так же  влияет  на  тепловой  баланс Земли. Деятельность человека (сжигание угля и нефти) ведет к повышению его концентрации.

Водяной пар играет главную роль в образовании парникового эффекта.  Водяной  пар  пропускает  коротковолновую  солнечную  радиацию,  и

поглощает  длинноволновое  излучение  Земли. С  ним  связано   образование облачных систем.

  1.3 Загрязнение атмосферы

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее  состава при поступлении  примесей  естественного   или   антропогенного   происхождения. Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К последним относятся диспергированные твердые  частицы,  выбрасываемые  в  атмосферу  и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.

 

 

Рис.2 Источники загрязнения атмосферы

К природным источникам  загрязнения относятся:  извержения  вулканов, пыльные  бури,  лесные  пожары,  пыль  космического  происхождения,  частицы морской  соли,  продукты  растительного,  животного  и   микробиологического происхождения.  Уровень  такого  загрязнения  рассматривается   в   качестве фонового, который мало изменяется со временем.

    Главный   природный   процесс   загрязнения   приземной   атмосферы   –

вулканическая  и  флюидная  активность  Земли.  Крупные извержения  вулканов приводят к  глобальному  и  долговременному  загрязнению  атмосферы,  о  чем свидетельствуют летописи и  современные  наблюдательные  данные  (извержение вулкана Пинатубо на Филиппинах в 1991 году).  Это  обусловлено  тем,  что  в высокие слои атмосферы мгновенно выбрасываются  огромные  количества  газов, которые на большой высоте подхватываются  движущимися  с  высокой  скоростью

воздушными  потоками  и   быстро   разносятся   по   всему   земному   шару.

Продолжительность   загрязненного   состояния   атмосферы   после    крупных вулканических извержений достигает нескольких лет.

Рис. 3 Виды загрязнении

    Антропогенные   источники   загрязнения    обусловлены    хозяйственной

деятельностью человека. К ним следует отнести:

    1. Сжигание  горючих ископаемых, которое сопровождается  выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 –  1960  гг.) содержание СО2 увеличилось на 18 %  (с 0,027 до 0,032%).  За  последние  три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли.  При  таких  темпах  к 2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.