Геосферы планеты Земля и проблемы устойчивого развития

Именно воздухом тропосферы дышат живые организмы, влага, конденсирующаяся в тропосфере

и выпадающая с атмосферными осадками, обеспечивает человека питьевой водой, а проникающее через тропосферу солнечное излучение используется автотрофными организмами в процессе фотосинтеза.

непосредственно в газовой фазе;
2) Окислению предшествует абсорбция частицами воды, и

в дальнейшем процесс окисления протекает в растворе;
3) Окислению предшествует адсорбция примесей на поверхности твердых частиц, взвешенных в воздухе.

+ Н2 = Н+ОН
НNO2 —→NO+ОН , λ

НNO3—→NO2+ОН, λ<335 нм (4.7)
Н2O2—→2ОН, λ<300 нм

бы из одних углеводородов. Всегда имеется примесь других элементов, и

один из них — сера.
Даже природный газ содержит по крайней мере следы серы.
В сырой нефти, в зависимости от месторождения, содержится
от 0,1 до 5,5 процента серы;
уголь содержит от
0,2 до 7 про­центов серы.
Сжигание топлива дает 80—90 % всего антропогенного сернистого газа,
причем больше всего (70 про­центов и более) дает сжигание угля.
10—20 процентов приходятся на выплавку цветных металлов и производство серной кислоты.

главным образом руды, содержащие большое количество серы (до 45 процентов).

Эти руды и другие богатые серой минералы служат сырьем для получения серной кислоты.

 CH3 OO
CH3 OO + NO  CH3 O

+ NO2
CH3 O + O2  CH2 O + HO2
HO2 + NO  NO2 + OH

CH4 + 2O2  CH2 O + H2O + 2O3

CH2 O +OH  H2 O + HCO
HCO + O2  HO2 + CO
HO2 + NO  NO2 + OH

CH2 O + 2O2 CO +H2O +O3

CO +OH  CO2 + H
H + O2  HO2

CO + 2O2  CO2 +O3

HO2 + NO  NO2 + OH
4(NO2 + h )  4(NO+O)
4(O + O2 + M)  4 O3 + 4М*
--------------------------------------------------
Суммируя все реакции, получим:
CH4 + 8 O2 + 4 М = CO2 + 2Н2О + 4М* + 4 O3

адиабатический вертикальный градиент температуры

лет назад применительно к смеси дыма и тумана, обычно имевшей

жёлтый цвет и образовывавшейся над Лондоном в периоды температурных инверсий
Позже *(smog  smoke + fog (англ.), дым + туман) его стали применять для характеристики задымленных или туманных условий, наблюдаемых в атмосфере и других регионов. В настоящее время различают два основных вида смога: смог, связанный с загрязнением атмосферы копотью или дымом, содержащим диоксид серы (лондонский смог), и смог, вызванный загрязнением воздуха выхлопными газами транспорта, содержащими оксиды азота (смог Лос-Анджелеса).

автомобилей

образования высокотоксичных пероксидных соединений:
R-С(О)-О-О-NO2


Наиболее распространенным пероксидным соединением, синтезирующимся в атмосфере,

является пероксиацетилнитрат - первый член гомологического ряда, часто сокращенно называемый ПAH,
СН3-С(О)-О-О-NO2.

В случае присутствия в воздухе ароматических углеводородов возможно образование ароматических производных.
Так, например, пepoксибензоилнитрат, являющийся сильным слезоточивым газом, был идентифицирован в атмосфере Лос-Анджелеса наряду с пероксиацетилнитратом и его гомологами.

в области охраны окружающей среды направлено на изучение химических превращений

и мониторинг высокотоксичных соединений, часто называемых суперэкотоксикантами.
Среди суперэкотоксикантов следует особо упомянуть группы наиболее распространенных органических соединений – полиядерные ароматические углеводороды (ПАУ) и галогенсодержащие органические соединения, а также, соединения, содержащие тяжелые металлы.

антрацен

хризен

)

4,5 - бензопирен 1,2 –бензопирен (бенз(а)пирен

длиной волны 320 – 400 нм и сравнительно быстро подвергаются

трансформации с образованием хинонов и карбонильных соединений.

Так экспериментально установлено, что в результате 20 - минутного облучения ультрафиолетом (А) происходит разложение более 30% пирена, примерно 80% антрацена и около 50% бенз(а)пирена.
Процессы частичного окисления ПАУ приводят к появлению в отходящих газах разнообразных кислородсодержащих ПАУ (хинонов, спиртов, альдегидов).
В присутствии оксидов азота и озона ПАУ образуют нитро- и кислород содержащие производные.
Так, при взаимодействии с диоксидом азота в воздухе появляются обладающие высокой мутагенной и канцерогенной активностью нитробензпирены, а в присутствии озона образуются полиядерные хиноны и гидроксипроизводные бензпирена.

в список так называемой «грязной дюжины», в который эксперты UNEP

выделили 12 наиболее опасных стойких органических загрязнителей (СОЗ). В целом к СОЗ (в английском варианте – Persistent organic pollutants (POPs) относятся вещества, которые отвечают следующим требованиям:
Являются токсичными;
Являются устойчивыми в окружающей среде;
Способны к биоаккумуляции;
Склонны к трансграничному переносу и к накоплению в окружающей среде;
Являются причиной значительного вредного воздействия на здоровье человека или на окружающую среду вследствие его трансграничного распространения.

Линдан

Элдрин Диэлдрин
(гексахлоран)

ДДТ ДДД
(дихлордифенилтрихлорметилметан) ( дихлордифенилдихлорметилметан)

ДДЕ Хлордан
(дихлордифенилдихлорэтилен)

гетероциклических полихлорированных соединений, основу которых составляют два ароматических кольца, соединенные,

в случае диоксинов, или правильнее, дибензо-п-диоксинов (ПХДД), двумя кислородными мостиками, и, в случае дибензофуранов (ПХДФ), одним кислородным мостиком, содержащих от одного до 8 атомов хлора.

К этой группе хлорорганических соединений часто относят хотя и менее токсичные, но выпускаемые в промышленных масштабах полихлорированные бифенилы (ПХБ), в которых два бензольных кольца непосредственно связаны друг с другом

дибензофуран

полихлорированные бифенилы

элементов, объединяемых в группу «тяжелых металлов» связана с их опасностью

для человека, представляется целесообразным учитывать не только плотность и атомную массу элемента, но и такие характеристики, как –
токсичность, стойкость, способность накапливаться в окружающей среде и масштабы использования металлов.
По этим признакам в группу «тяжелых металлов» относят -
свинец, ртуть, кадмий, цинк, висмут, кобальт, никель, медь, олово, сурьму, ванадий, марганец, хром, молибден, мышьяк и, часто, сравнительно легкий алюминий.

в некоторых случаях они проявляют канцерогенные свойства. Хотя у различных

видов живых организмов нет единого порядка чувствительности по отношению к тяжелым металлам, по этому показателю их часто располагают в следующей последовательности:
Hg > Cu > Zn > Ni > Pb > Cd > Cr > Sn > Fe > Mn > Al.
Необходимо помнить, что опасность воздействия тяжелых металлов на организмы и их способность мигрировать в окружающей среде во многом зависит от вида соединений в состав, которого они входят. Поэтому при контроле качества тех или иных сред и продуктов нельзя ограничиваться лишь определением их валового содержания. Следует определить и дифференцировать структуры соединений, в которые входят конкретные тяжелые металлы.

территориях Северной Америки и Европы

работающей газовой плите

частицы, суспендированные в газовой фазе.

Твердая фаза представляет собой

продукты конверсии примесей, либо частицы золы и минеральной пыли.
Жидкая фаза состоит из воды, продуктов превращения примесей и растворимых компонентов.

Превращения примесей сопровождаются постоянным взаимодействием между газовой, жидкой и твердой фазами, присутствующими в тропосфере.
Химические реакции, протекающие в этих сложных системах, часто называют гетерогенными химическими реакциями.

следующие условия:
1) скорость седиментации частиц мала;
2) силами инерции при

перемещении частиц можно пренебречь (отношение сил инерции к силам вязкости мало);
3) броуновское движение частиц весьма эффективно;
4) система характеризуется высокой удельной поверхностью.

подразделяют на две большие группы: микро- и макрочастицы.
Микрочастицы радиуса

меньше 0,5 -1,0 мкм образуются в процессах коагуляции и конденсации, тогда как макрочастицы возникают в основном при дезинтеграции поверхности Земли.

(оседают на пол и горизонтальные поверхности)
включают волосы, снег, грязь от

насекомых, комнатную пыль, скопление сажи, крупный песок
Могут попасть в нос и рот в процессе дыхания. Эффективно задерживаются в дыхательных путях и бронхах, не проникая в легкие. Опасны в очень больших концентрациях, увеличивают нагрузку на дыхательные пути, могут вызывать рак, аллергические реакции.
Задерживаются обычными фильтрами грубой очистки.

PM10 по принятой классификации размеров частиц.
Медленно падают из воздуха (оседают на

пол и горизонтальные поверхности)
Это - цветочная пыльца, большие бактерии, частицы золы в воздухе, угольную пыль, мелкий песок, и мелкая пыль
Частицы, которые через дыхательные пути попадают в легкие, но не попадают в зону газообмена и не всасываются в кровь. Зашлаковывают легкие, могут вызывать рак, астму, аллергические реакции.
Задерживаются фильтрами тонкой очистки.

размеров частиц.
Очень медленно падают из воздуха (оседают на пол и

горизонтальные поверхности).
В спокойной атмосфере процесс оседания может занять от дней до нескольких лет.
В возмущенной атмосфере они могут никогда не осесть.
Включает вирусы, мелкие бактерии, металлургическую копоть, сажу, пары масла, табачный дым, копоть.
Эти частицы проникают в зону легких, отвечающую за газообмен.
Через альвеолы могут всасываться в кровь, вызывая зашлаковывание сердечно-сосудистой системы, аллергические реакции, интоксикацию адсорбированными на поверхности частиц химическими соединениями.
Задерживаются фильтрами высокой эффективности.

менее 0,1 мкм
Большие частицы от

0,1 до 1 мкм
Гигантские частицы более 1 мкм

100 -1000
Природные территории 1000 – 10000
Городской воздух 10 млн.
-------------------------------------------------------------------
Ядра Айткена Большие Гигантские
N (см-3) 105 100 1
N (мкг/м3) 40 20 20

σ]1/4
T = 2520K

содержащийся в сколь угодно малых количествах в атмосфере.
водяной пар,

находящийся в атмосфере
углекислый газ (диоксид углерода) (СО2),
метан (СН4),
оксиды азота, в особенности N2O
озон (О3)
хлорфторуглероды

200
1750 год 280
311
345
360
2017 400

2080 600

100
Антропогенные поступления 5,7
В том

числе (%):
Производство энергии 22
Транспорт 22
Промышленность 15
ЖКХ 15
Уничтожение лесов 26