Учебник для 10-11 классов

ТЕХНОЛОГИЯ

       

Промышленные отходы и атмосфера

Воздух атмосферы представлен смесью газов: азота (78,1 %), кислорода (21 %), аргона (0,9 %), углекислого газа, неона, гелия, водорода, озона. В результате природных процессов и антропогенного вмешательства атмосфера пополняется такими ядовитыми газами, как метан, оксиды азота и углерода, сернистый газ и др.

Наибольшее количество оксида углерода (угарного газа) выбрасывается металлургическими заводами, а также трубами домашних печей. Химическая промышленность загрязняет воздух смесью различных ядовитых газов. Фреоны попадают в атмосферу из аэрозольных баллончиков*.

В выхлопах автомобилей содержатся губительные для всего живого ингредиенты: угарный газ, окись азота, несгоревшие летучие углеводороды.

При повышении в воздухе концентрации ядовитых газов у человека ухудшается самочувствие, страдают легкие, сердечно-сосудистая система, возникает раздражение глаз, слизистых оболочек рта и носа. Поэтому содержание этих газов в воздухе не должно превышать установленных предельно допустимых норм (ПДК).

Сернистый газ называют главным химическим загрязнителем атмосферы. Он образуется при сжигании угля, сланцев, нефти, производстве серной кислоты, при выплавке меди. Этот газ быстро распространяется на значительные расстояния. Соединяясь с парами воды, сернистый газ образует серную кислоту — один из самых токсичных компонентов кислотных дождей**.

Выпадение кислотных дождей на океаническое мелководье изменяет среду' обитания морских беспозвоночных животных, в результате чего многие из них перестают размножаться. Это влечет за собой нарушение цепей питания и гибель животных данной пищевой пирамиды. Возникает нарушение экологического равновесия в океанах. Попадая на поверхность почвы, кислотные дожди вызывают в ней серьезные изменения: увеличивают общую кислотность, выщелачивают кальций, магний, калий, связывают фосфор, повышают токсичность металлов. У растений снижается устойчивость к болезням и вредителям, прекращается усвоение азота. В результате они замедляют рост и погибают. Урожайность культур в районах с кислотными дождями заметно понижается. Более 14 % лесов планеты деградирует из-за кислотных дождей.

Парниковый эффект — это естественный процесс разогревания нижних слоев атмосферы за счет поглощения ими тепла нагреваемой Солнцем земной поверхности. Если бы парникового эффекта не существовало, не было бы и жизни на Земле, так как температу ра на ее поверхности была бы существенно ниже.

Роль поглотителей (хранителей) тепла в атмосфере принадлежит в основном водяным испарениям и углекислому газу. Однако с бурным ростом промышленности в состав этих так называемых парниковых газов стали входить дополнительные компоненты, например фреоны и оксиды азота. Увеличение концентрации парниковых газов в атмосфере может привести к усилению парникового эффекта, который в свою очередь приведет к глобальному потеплению климата.

Доля фреонов, применяемых в холодильниках, кондиционерах, аэрозольных баллончиках, в настоящее время достигает 20 % от состава парниковых газов. Оксиды азота, образующиеся в процессе формирования перегноя после вырубки лесов и применения азотных удобрений, составляют 10 %, метан — примерно 16 % (2/3 метана образуется в процессе человеческой деятельности, половина этого количества — результат гниения на орошаемых полях и выделений домашнего скота). Самая большая доля (50 %) в этом процессе принадлежит углекислому газу. Сжигание ископаемого топлива и дров высвобождает углерод, который «не предусмотрен» в естественном балансе атмосферы.

Ученые высказывают опасения, что усиление парникового эффекта может вызвать в ближайшие десятилетия потепление и как следствие — подъем уровня Мирового океана, в результате чего будут затоплены расположенные в низинах города и сельскохозяйственные районы.

В верхних слоях атмосферы Земли (стратосфере) расположен озоновый слой, состоящий из особой формы кислорода — озона. Именно он создает защитный экран, спасающий все живое от губительных ультрафиолетовых лучей.

В последние десятилетия в атмосферу Земли поступает все больше фреонов. Неядовитые и химически инертные фреоны не разрушаются водой, но под действием ультрафиолетовых лучей с определенной длиной волны (184-255 нм) выделяют атомарный хлор, который разлагает озон. Удобные в быту флакончики с духами, дезодорантами, лаком для волос являются экологической угрозой для озонового слоя атмосферы — защитного экрана Земли, который истончается, образуя так называемые «озоновые дыры».

Озоновая дыра — это пространство озоносферы, где значительно (до 50 %) понижено содержание озона. Появление озоновых дыр впервые было отмечено в начале 80-х годов XX века. Наиболее крупные из них наблюдались над Антарктидой и Арктикой.

Содержание озона уменьшается также из-за возрастания в атмосфере доли оксидов азота, выделяемых космическими кораблями, автотранспортом, тепловыми электростанциями, и сокращения доли кислорода в результате вырубки лесов и сжигания природного топлива.

Практическая работа

Оценка запыленности воздуха

Теоретический аспект. Пыль представляет собой мельчайшие частицы какого-либо вещества, взвешенные в воздухе. На организм человека пыль воздействует через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, слизистые оболочки глаз, носа, поверхность кожи.

Попадая в организм человека через органы дыхания, пыль может вызвать тяжелые заболевания — пылевой бронхит, бронхиальную астму, пневмонию и др. В случае попадания на кожу пыль может привести к закупорке потовых желез, фурункулезу, экземе, угревой сыпи.

Величина предельно допустимой концентрации (ПДК) запыленности воздуха колеблется в пределах от 1 до 10 мг/м3. Концентрация пыли в воздухе и ее состав определяются весовым и счетным методами.

Сущность метода состоит в определении массы пыли, оставшейся на фильтре.

Для работы вам потребуются точные лабораторные весы. В качестве фильтрующего элемента применяют фильтры АФА (рис. 9).

Рис. 9. Лабораторный фильтр АФА

Ход работы:

  1. Выберите 5 деревьев одной породы вблизи дороги (1-2 м). На высоте 1-1,5 м со стороны дороги с каждого дерева сорвите по 10 листьев и поместите в чистую стеклянную банку с крышкой.
  2. Выберите 5 деревьев одной породы в удалении от дороги (100—200 м и далее). На высоте 1-1,5 м с каждого дерева сорвите по 10 листьев и также поместите в чистую стеклянную банк) с крышкой.
  3. Места взятия проб отметьте на карте микрорайона.
  4. Листья в банках залейте дистиллированной водой и тщательно смойте пыль с поверхности каждого листа.
  5. Воду каждой из банок отфильтруйте и после сушки взвесьте массу осадка, оставшегося на каждом фильтре. Полученные результаты — масса пыли на поверхностях листьев разных проб.
  6. Определите, сколько пыли осаждается на 1 м2 поверхности листвы. Для этого рассчитайте площадь поверхности листьев. Возьмите 5 листочков (из числа обмытых), лучше разных по размеру, просушите салфеткой и обведите каждый из них на бумаге. Затем вырежьте по контуру и взвесьте вырезанные проекции листа. Из той же бумаги вырежьте квадрат 10 х 10 см и взвесьте его. Рассчитайте поверхность обмытых листьев (дм2) по формуле:

    S = m1 • n/5 • m2 (дм2),

    где m1 — масса бумаги, вырезанной по контурам 5 листьев, г; m2 — масса 1 дм2 бумаги, г; n — количество обмытых листьев.

  7. После этого можно определить, сколько пыли осаждается на 1 м2 поверхности листвы, а зная время накопления пыли (от последнего сильного дождя до момента исследования), можно подсчитать среднюю скорость осаждения пыли за сутки (г/м2 • сут):

    V = m - 100/S • t,

    где m, — масса пыли, г; S — поверхность обмытых листьев, дм2; t — время осаждения пыли, сут.

    На основании исследований, проведенных в разных точках микрорайона, можно построить карту запыленности воздуха на данной территории.

Основные понятия, термины

Природные ресурсы; промышленные, транспортные, сельскохозяйственные предприятия; коэффициент использования материала; парниковый эффект, озоновая дыра, фреон.

Вопросы для самопроверки

  1. Какой вред окружающей среде приносят промышленность и транспорт?
  2. Каковы основные загрязняющие атмосферу компоненты?
  3. Предложите технологии улучшения качества воздуха.

* Фреон — хлор-, фтор- и бромсодержащие углеводороды, применяющиеся в качестве хладагентов и растворителей в холодильниках, кондиционерах, аэрозолях.

** Кислотные дожди — все виды метеорологических осадков, в которых отмечается понижение pH из-за загрязнения воздуха кислотными оксидами.

 

 

 

Top.Mail.Ru
Top.Mail.Ru