Смог - це стан атмосферного повітря, яке характеризується зниженою видимістю і сильним подразнюють. В силу географічних причин виникають умови, при яких атмосферні шари повітря мало перемішуються, більш холодне повітря розташовується нижче теплішого. Це явище називається інверсією. З виникненням інверсії в більш холодному повітрі накопичуються забруднення і утворюється зміг.
1. відновний (Лондон). Виникає внаслідок забруднення повітря димом, сажею, сірчистим газом. Зазвичай досягає максимальних рівнів рано вранці, при температурі близько 0 ° С і високої вологості. У 1952 і 1962 р зміг в Лондоні привів до смерті кілька тисяч людей.
2. фотохімічний - окислювальний (Лос-Анджелес).
Основною умовою формування такого смогу є викиди в атмосферу оксидів азоту автотранспортом. В умовах високих температур, низької вологості і великої кількості сонячної Е протікають реакції, що призводять до утворення озону.
У спрощеному вигляді можна процес представити наступними реакціями:
Озон - найсильніший окислювач, подразнює очі, порушує процеси вегетації рослин, викликає швидке старіння гуми.
Термін «кислотні опади» ввів в 1872 р англійський інженер Роберт Сміт. Кислотні опади - це дощ, сніг або дощ зі снігом, що мають підвищену кислотність. Відносна кислотність розчину визначається значенням водневого показника - рН.
де [H +] - концентрація катіонів водню в розчині, моль / дм 3.
рН = 7 означає нейтральну реакцію (чиста вода), рН <7 - розчин кислий, при рН> 7- розчин має лужну реакцію.
При нормальних умовах звичайна незабруднене дощова вода має рН = 5,65 за рахунок розчинення вуглекислого газу. Тому кислотними називаються дощі з рН менше 5,5.
У зв'язку з цим в 1979 році була укладена Європейська (за участю США і Канади) конвенція про транскордонне перенесення забруднювачів повітря, до якої згодом додався ряд протоколів зі скорочення емісії оксидів сірки та азоту. В процесі виконання конвенції були досягнуті успіхи в зниженні асідіфікаціі (закислення) навколишнього середовища, більшою мірою це стосується до оксидів сірки.
Таким чином, екологічне навантаження по кислотних опадів в США значно вище, ніж в РФ.
Для зменшення емісії сірчистого газу необхідно:
1. витяг сірки з подрібненого вугілля перед його спалюванням;
2. витяг сірчистого газу з димових газів;
3. відмова від використання кам'яного вугілля, в Німеччині планують закрити вугільні шахти - 37 тис. Шахтарів залишаться без роботи.
Наслідки випадання кислотних опадів:
в техносфери посилюється корозія металевих конструкцій і руйнування будівельних матеріалів карбонатної природи (мармур).
Руйнування озонового шару (озонові діри)
Молекула озону утворюється в стратосфері в результаті фотохімічної дисоціації О2 під дією сонячної радіації з довжиною хвилі 240 нм.
Концентрація озону в озоновому шарі (на висоті 20-25 км) у 10 разів більше, ніж на поверхні Землі. При зменшенні концентрації озону в 2 рази говорять про утворення озонової діри. Якщо зібрати весь озон в атмосфері при нормальних умовах (тиск 1 атм, температура 0 ° С), то вийде шар завтовшки 2-4 мм, вся атмосфера при цих умовах має товщину 8,3 км.
Озон поглинає жорстку частину УФ з довжиною хвилі 100-280 нм, більшу частину менш енергійною УФ з довжиною хвилі 280-315 нм:
Менш активна частина спектра 315-400 нм озоном не абсорбується і проникає в тропосферу.
Передбачається, що життя на Землі виникло після утворення в атмосфері озонового шару (до цього живі організми мешкали в гідросфері).
З впливом жорсткої УФ - радіації пов'язують невиліковні форми раку шкіри, хвороби очей, порушення імунної системи людей, несприятливі впливу на життєдіяльність планктону в океані, зниження врожайності зернових та інші екологічні наслідки.
Ще в 1974 р американські геохімік Ш. Роуланд та М. Моліна прийшли до висновку, що зростаюче виробництво і застосування хлор фторуглеводородов (ХФУ), раніше не існували в природі, неминуче призведе до прогресуючої деградації озонового шару. Це припущення, хоча і було помічено як фахівцями, так і політиками, які не викликало солідних і узгоджених дій на міжнародному рівні. Віденська конвенція по захисту озонового шару 1985 р не з'явилася дієвим інструментом для вирішення проблеми. У 1988 р. в Монреалі підписано протокол до конвенції, що передбачає поступове скорочення виробництва і застосування ХФУ.
ХФУ - це вуглеводні, в яких атоми водню заміщені на атоми хлору і фтору. Застосовуються в якості розчинників, піноутворювачів, хладоагентов. Тривалість життя ХФУ досягає 100 років. Джерелами ХФУ є холодильники при порушенні герметичності контуру перенесення тепла, побутові балончики для розпилення різних речовин.
Під дією УФ випромінювання хімічні зв'язки в ХФУ руйнуються. В результаті виділяється радикал хлору, який при зіткненні з молекулою озону руйнує її, в процесі радикал хлору утворюється знову і процес триває, За оціночними даними один радикал хлору може зруйнувати 10 5 молекул озону.
Інша руйнівна речовина озону - оксид азоту, джерелом якого є військові літаки, ракети, ядерна безпека, вулканічні гази.
Одна молекула оксиду азоту здатна зруйнувати 10 молекул озону.
Парниковий ефект. Зміна клімату на планеті
Основна частка сонячної енергії передається до поверхні Землі в оптичному діапазоні, а відбивається від земної поверхні - в інфрачервоному (ІК). Частка відображеної енергії поглинається атмосферою і залежить від кількості газів, парів води і пилу в її складі. Чим більше їх концентрація, тим менше теплоти йде в космічний простір, тим більше затримується в біосфері за рахунок "парникового ефекту". Відбите ІК - випромінювання поглинається газами, які називають парниковими.
Основний парниковий газ - діоксид вуглецю. Якщо людство не вживе заходів зі скорочення викидів парникових газів, то середня температура підвищиться на 1,5 4,5 градуса. За останні 100 років концентрація вуглекислого газу збільшилася на 28%, що пов'язують зі збільшенням середньої температури на Землі на 0,5 градуса.
В Іспанії викид вуглекислого газу збільшився на 55%. Над Китаєм концентрація вуглекислого газу в 10 разів більше.
- знизити на 20% викиди вуглекислого газу;
- збільшити на 20% виробництво енергії з альтернативних джерел,
Поряд зі зростанням концентрації вуглекислого газу важливу роль відіграють зміни озоносфери, пов'язані з еволюцією геомагнітного поля.
Антропогенні аерозолі (з розміром частинок 10 -9 - 10 -5 м) двояко впливають на радіаційний баланс Землі:
1. безпосередньо через поглинання і розсіювання енергії сонця;
2. побічно, тому що аерозолі діють як ядра конденсації, які відіграють важливу роль в утворенні і розвитку хмар.
Наслідки парникового ефекту:
1. станеться перерозподіл опадів, збільшиться число посух, пилових бур;
2. розтане верхній шар вічної мерзлоти (близько 60% території РФ), де розташовані трубопроводи газу і нафти, що призведе до техногенних аварій. Крім того, в надрах вічної мерзлоти знаходиться гідратований метан. При підвищенні температури метан буде надходити в атмосферу, посилюючи парниковий ефект. (Вважають, що метан у 20 разів ефективніше вуглекислого газу в створенні парникового ефекту);
3. підніметься рівень Світового океану (до 20 см) і відбудеться затоплення територій, розташованих нижче рівня Світового океану, - райони Банглодеш, Східне узбережжя США, зникнуть Венеція, Гаага, з'являться екологічні біженці;
4. уже відбувається танення льодовикових шапок Землі, тануть льодовики Гренландії і Льодовитого океану - за 30 останніх років їх площа зменшилася на 40%;
5. вважають, що підвищення середньої температури на 1 градус призводить до зменшення врожаю пшениці на 10%;
6. значна частина вуглекислого газу атмосфери поглинається світовим океаном. Дослідження води Середземного моря, розпочаті порівняно недавно говорять про зміну умов існування гідробіонтів, що призводить, наприклад, до зменшення товщини раковин, що складаються з карбонату кальцію.
Для запобігання збільшенню антропогенних викидів парникових газів необхідно:
1.Використання альтернативних джерел енергії: сонячної. вітрової, атомної. При використання біопалива (метан, спирт, рослинні масла) виділяться стільки вуглекислого газу, скільки було поглинуто в недалекому минулому, при цьому баланс вуглекислого газу в атмосфері зберігається;
2. введення квот на виділену вуглекислоту. Багаті держави будуть купувати квоти на викиди діоксиду вуглецю у бідніших країн. Такі ринкові відносини допоможуть, наприклад Бразилії отримувати кошти на боротьбу зі знищенням тропічного лісу;
3. посадка швидкозростаючих дерев;
4. використання діоксиду вуглецю для синтезу метанолу;
5. зменшення кількості автотранспорту в містах за рахунок використання громадського транспорту і велосипедів.
6. в США введена заборона на використання ламп розжарювання, т. К. Значна частина споживаної енергії йде на нагрів.