Билет № 18

1) Состав атмосферы находится в состоянии динамического равновесия, поддерживаемого такими климатическими факторами, как перемещения воздушных масс и атмосферные осадки, жизнедеятельность животного и растительного миров, особенно лесов и планктона мирового океана, а также в результате космических процессов, геохимических явлений и хозяйственной деятельности человека.

Атмосферный воздух необходим для дыхания живых организмов (существ), используется в технологических процессах горения и плавки как сырье для получения кислорода, азота, инертных газов, оксида углерода. Атмосфера является средой для размещения газообразных отходов производства, Под воздействием атмосферных осадков, солнечной радиации и в результате переноса воздушных масс атмосферный воздух избавляется от посторонних примесей. Этот процесс называется самоочищением атмосферы.

Примесь в атмосфере – это рассеянное в атмосфере вещество, не содержащееся в постоянном составе.

Загрязняющее воздух вещество – примесь в атмосфере, оказывающая неблагоприятное воздействие на окружающую среду и здоровье населения.

Первичная примесь – примесь сохранившееся за рассматриваемый интервал времени свои физические и химические свойства.

Вторичная примесь – это примесь в атмосфере, образовавшаяся в результате превращения первичных примесей.

Загрязнение атмосферы – поступление в нее химических соединений, которые прямо или косвенно оказывают или могут оказывать в будущем отрицательное воздействие на атмосферу. Техногенные источники загрязнения атмосферы нарушают сложившиеся природные равновесия и вызывают экологический стресс, т.к. техногенная эмиссия загрязняющих веществ осуществляется на 5% суши, где она в 5-20 раз превышает естественную. В насыщенных промышленными предприятиями регионах экосистемы уже не могут выдерживать стрессовые нагрузки («ассимиляционный потенциал территории»). Наиболее распространены (многотонажные) загрязнители сравнительно немногочисленны. Это различные твердые частицы (пыль, дым, сажа), окись углерода, диоксид серы, окислы азота, различные летучие углеводы, соединения фосфора, сероводород, аммиак, хлор, фтористый водород. Наиболее распространенный и значительный по массе загрязнитель – СО (угарный газ), содержание которого в атмосфере крупных городов колеблется от 1-250 млн^-1 при среднем значении около 20^-1. Очень токсичный газ, который блокирует дыхательную функцию гемоглобина и развитием в последствии кислородной недостаточности. Диоксид серы обладает общесоматическим токсическим действием. Оксиды азота образуются при высокотемпературном окислении азота воздуха кислородом. Во влажном среде в присутствии кислорода превращаются в азотную кислоту. Основным техногенным источником образования оксидом азота является сжигание органического топлива, в том числе автотранспортом. Поступившие из различных источников загрязняющие вещества переносятся в атмосфере упорядоченными воздушными потоками, выпадают на поверхность с атмосферными осадками и вступают в различные химические взаимодействия.

Время, в течение которого в среднем молекула загрязнителя находится в атмосфере, называется временем пребывания. По времени пребывания все загрязнители делят на кратковременные и долговременные. Кратковременные загрязняющие вещества (кислород, окислы азота, ртути и др.) обычно образуют локальные, реже региональные области загрязнения. Долговременные загрязнители (фреоны, оксид углерода и др.) прогрессивно накапливаются в атмосфере. Вертикальные перемещение загрязняющих веществ в атмосфере происходит посредством конвекции, вызванной градиентом температуры.

Горизонтальное распределение загрязняющего вещества зависит от его времени пребывания и от направления и скорости ветра. При средней скорости западных потоков, наблюдаемых в верхней и нижней стратосфере умеренных широт, загрязнители успевают за 10-12 суток обогнуть земной шар. Скорость движения воздуха в меридиональном направлении значительно меньше зональной скорости.

Под действием солнечной радиации находящиеся в атмосфере загрязнители вступают в фотохимические реакции. В этих превращениях участвуют кислород, озон, оксиды азота, серы, углерода. Продукты фотохимических трансформаций, претерпеваемых загрязняющими веществами в окислительной среде атмосферы под действием солнечной радиации, могут оказаться еще более опасными, чем исходные соединения. Особенно опасен фотохимический смог, образующийся в крупных городах вследствие скопления выхлопных газов автотранспорта. В условиях сильной солнечной радиации из них образуется вещества, значительно превосходящие исходные по своей токсичности: озон, пероксиацетилнитрат, пероксибензоилнитрат и др. Компоненты фотохимического смога раздражают слизистые глаз и дыхательных путей, приводят к спазмам в грудной клетке, а при высоких концентрациях вызывают сильный кашель и нейрофизиологические отклонения.

В мире численность автомобилей превышает 400 млн. единиц 80% из которых приходится на легковые, 15-17% - на грузовые и автобусы. По подсчетам, в автомобильных двигателях внутреннего сгорания ежегодно сгорает около 2 млрд. т. нефтяного топлива, а если учитывать, что коэффициент полезного действия двигателя не превышает 23%, то остаток топлива используется не только на обогрев, но и загрязнение окружающей среды. В местах с развитой промышленностью до 80% всех загрязнений дает автотранспорт.

Факторами загрязнения атмосферы автотранспортом являются:

- отработанные газы, выбрасываемые через выхлопную трубу;

- картерные газы;

- углеводородные газы с бака, карбюратора и трубопроводов вследствие испарения и протекания.

Выбросы автотранспорта содержат до 200 химических соединений, некоторые из них чрезвычайно токсичны (CO, CO₂, свинец, бенз(а)пирен). Только один грузовой автомобиль, работающий на бензине, при сгорании 1т. топлива выбрасывает в воздух до 0.6т. CO (угарного газа), а за год это составляет 8-10 тонн. В двигателях внутреннего сгорания на сжигание 1т. бензина расходуется около 15т. воздуха или 2000л. О₂ что в 2.5 раза больше суточного потребления О₂ человеком. При сгорании 1000л. топлива карбюраторный двигатель выбрасывает в атмосферу: 200кг. СО₂, 25кг. углеводородов, 20кг. оксидов азота, 1кг. оксидов серы, 1кг. сажи.

Для уменьшения негативного влияния транспорта на окружающую среду существует несколько путей:

- установление в городах скорости автомобильного транспорта 60км/час, при которой количество выхлопных газов наименьшее;

- проектирование объездных путей для транзитного транспорта;

- создание дорожных развязок на двух или трех уровнях с целью уменьшения количества остановок перед светофорами, когда резко увеличивается выброс газов;

- расширение сети электротранспорта и метрополитена;

- перевод автотранспорта на экологически чистое топливо или природный газ;

- замена антидетонационной добавки к бензину (этиловым спиртом);

- снижение затрат топлива и др.

Высокие концентрации примесей и их миграция в атмосферном воздухе приводят к образованию более токсичных веществ (смог, кислоты) или к таким явлениям как парниковый эффект и разрушение озонового слоя.

2) Магнитное склонение — угол между географическим и магнитным меридианами в точке земной поверхности, который показывает отличие между показаниями магнитного компаса и истинным направлением на север в данной точке земной поверхности в данную историческую эпоху^[1][2].

Магнитное склонение считается положительным, если северный конец магнитной стрелки компаса отклонен к востоку от географического меридиана, и отрицательным — если к западу.

Значение магнитного склонения указывается на магнитных картах и используется для определения истинного меридиана по показанию магнитного компаса. Приблизительно можно считать, что Земля является однородно намагниченным шаром, магнитная ось которого составляет угол 10° с осью вращения Земли (положение магнитных полюсов Земли со временем меняется).

Отношение наклона магнитной оси и оси вращения Земли не тождественно величине магнитного склонения во всех точках Земной поверхности, как это может показаться на первый взгляд. Оно вообще не одинаково в разных точках земной поверхности. Чтобы убедиться в этом, достаточно представить плоскость, проходящую через магнитную ось и ось вращения Земли (или соответствующий меридиан) где величина магнитного склонения всегда будет равна нулю (в идеальной модели), тогда как в точках вне этого меридиана, очевидно, будет ненулевой, если только магнитный полюс не совпадает с географическим, и даже будет иметь разный знак по разные от этого меридиана стороны. Кроме того, на величину магнитного склонения могут влиять магнитные аномалии Земли.