Дәріс. Атмосфераның ластануын бақылау мониторингі. Атмосфераның ластануы, ластаушы заттар. Атмосфераның ластануын болжау.

Дәрістің мақсаты:Атмосфераны ластаушы заттар, олардың жіктелуі, түрлері бойынша сараптама жасап, ауаның ластануын экологиялық бағалау.

Негізгі сұрақтар:

1. Атмосфераның ластануы, ластаушы заттар, олардың түрлері және табиғи сипатына байланысты жіктелуі.

2. Ауа ластануын экологиялық бағалау.

Өндірістің қарқындап дамуына және отын ресурстарын кең көлемде пайдалануға байланысты атмосфера ауасындағы оттегінің қоры азайып, керісінше, көмір қышқыл газының мөлшері артуда. Академик А.П. Виноградовтың зерттеулері бойынша, СО₂-ның концентрациясы жыл сайын 0,2%-ға артып отырғанын дәлелденді. Адамзат тарихында адам баласы отты ең алғаш рет қолданған күннен бастап бүгінгі күнге дейін түрлі жану процестерінде 273 млрд. тонна оттегі жұмсаған болса, соның 90%-ын соңғы жарты ғасырда ғана жұмсалған. Көміртегі айналымының бұзылуы мен атмосферада көмір қышқыл газының концентрациясының жоғарылауы Жердегі химиялық тепе-теңдіктің бұзылуына алып келеді.

Ластану деп белгілі бір ортада сол жерге тән емес, жаңа физикалық, химиялық және биологиялық заттардың болуын немесе осы заттардың табиғи орташа көпжылдық деңгейден жоғары болуын атаймыз. Атмосфераның ластануының екі жолы бар:

1) табиғи ластану;

2) антрапогенді ластану.

Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаулардың атқылауына (Жер шарында бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы белсенді), тау жыныстарының үгілуіне, шаңды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде), теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының құрғауына, өлекселердің шіру процестеріне байланысты. Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни, әртүрлі ауру тудыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары, сонымен қатар космостан келетін шаң-тозаңдар жатады.

Космостық шаң-тозаңдар атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы орасан зор жылдамдықпен (11-ден 64 км/сек дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа қабатынан өтіп отырады екен. Олар 60-70 км биіктікте көп жағдайда жанып үлгереді.

Ғалымдардың есептеулері бойынша тәулігіне жер бетіне 10¹⁸ кішігірім метеориттер түседі. Соның салдарынан жыл сайын жерге 2-5 млн тонна космостық шаң-тозаңдар түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін диаметрі 10^-16-10^-5м шамасындағы бөлшектерден тұрады. Атмосфераның төменгі қабаттарын шаңмен ластаушылар арасында шөлді дала мен басқа да сусыз аймақтарды айрықша атап өтуге болады. Атмосферадағы шаң-тозаңдардың маңызы зор. Атмосферадағы шаң буды суға айналдырумен қатар, күн сәулесін тікелей сіңіріп, жердегі тірі организмдерді күн сәулесінен қорғайды. Заттардың биологиялық жолмен ыдырауы көп мөлшерде күкіртті сутектің, аммиактың, көмірсутектердің, азот тотықтары және т.б. заттардың түзілуіне және олардың атмосфераға түсуіне жағдай жасайды.

Атмосфераны ластаушы заттардың басым бөлігі (82%) антропогендік жолмен түсетіндігі төмендегі кестелерде келтірілген (1-кесте).

1-кесте. Атмосфераға түсетін ластаушы заттардың мөлшері

Атмосфераның табиғи жолмен ластануына табиғаттың алапат, апатты құбылыстарының қосатын үлесі айтарлықтай. Мысалы, жанартаулардың атқылауы нәтижесінде орта есеппен жылына атмосфераға 30-150 млн. тонна газ және 30-300 млн. тонна ұсақ дисперсті күл тасталып отырады. Тек Пинатубо (Филиппин) жанартауы атқылаған кезде (1997ж.) ауаға 20 млн. тонна күкірт диоксиді шығарылды. Жанартаулар атқылағанда атмосфераға бірқатар химиялық ластағыштар - сынап, мышьяк, қорғасын, селен және т.б. түсіп отырады. Ірі орман өрттері салдарынан да атмосфера көп мөлшерде шаңмен ластанады.

Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіп орындары, көлік, жылу энертетикасы, тұрғын үйлерді жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы және т.б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортаға әсер етіп, ластауын мынадай негізгі түрлерге жіктеуге болады: шикізат, отын, электр энергиясы, су, қалдықтар. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялық құрамы отын-энергетика ресурстарының және өндірісте қолданылатын шикізаттың түріне, оларды өңдейтін технологияға байланысты болады. Атмосфераға бөлінетін 52 Гт әлемдік антропогендік шығарындының 90%-ын көмір қышқыл газы мен су буы құрайды (әдетте, су буы ластағыштар қатарына жатқызылмайды). Техногенді тастандылардың құрамында бірнеше мыңдаған қосылыстар кездеседі. Бірақ олардың ішінде ең көп мөлшерде, яғни, тонналап атмосфераға шығарылатындыларға қатты бөлшектер (шаң, түтін, күйе), көміртегінің, күкірттің, азоттың тотықтары мен фосфор қосылыстары, күкіртті сутек, аммиак, хлор, фторлы сутек жатады. Ғалымдар, экологтар ғана емес, жұмысы мұнай кен орындарымен байланысты адамдар - мұнай өндіру кезінде бөлініп шығатын газдарды пайдаға асыру (утилизация) мәселесіне ерекше көңіл бөліп отыр. Үкімет бұл бағыттың маңызды екенін мойындап, тіпті алғашқы жобалардың бірін бекітіп, мүмкіндігінше жақын арада іс жүзінде қолға алынатыны айтылды. Алау-оттықтарда газдарды жағу арқылы Қазақстан бағалы энергетикалық ресурстардан қағылып отыр. Мұнан басқа бұл газ ластаушылардың бірі ретінде температураның өзгеруіне әсер ететін қуатты көздердің бірі. Соңғы уақытқа дейін республикамызда атмосфералық ауаны қатты ластайтын көздерге, әсіресе, күлі көп шығатын көмірлерді пайдаланатын жылу энергетикалық кешендерді де жатқызылады.

Индустриалды дамыған елдерде атмосфераны ластайтын негізгі көздерге - автокөліктер, көліктің басқа түрлері және өндіріс орындарын жатқызуға болады. Зерттеу мәліметтері бойынша антропогендік әсерден атмосфераға жыл сайын 25,5 млрд. тонна көміртегі тотықтары, 190 млн тонна күкірт тотығы, 65 млн тонна азот тотықтары, 1,4 млн тонна хлорлы және фторлы көміртектер, көмірсутектің, қорғасынның органикалық қосылыстары, сондай-ақ қатерлі ісік ауруын тудыратын канцерогенді заттар бөлінеді. Ең таза ауа - мұхит бетінінің ауасы. Ауылдық жерлерде ауа құрамындағы шаңды қоспалар мұхит бетімен салыстырғанда 10 есе, шағын қалаларда 35 есе көп. Ал үлкен қалалар үстінен қара тұманды байқауға болады. Мұнда шаңды қоспалар мұхитпен салыстырғанда 200 еседен аса көп. Ірі қалаларда ауаның ластануы 1,5-2,0 км биіктікке дейін жетеді. Әрбір автокөлік жылына 800кг көміртегі оксидін, 40 кг азот оксидін және 200 кг-дай әртүрлі көмірсутектерді атмосфераға шығарады. Автокөліктерден бөлінетін газдардың құрамы - 200-дей заттардың қоспаларынан тұрады. Мұнда отынның толық және жартылай жанған өнімдері - көмірсутектер болады. Автокөліктер кептелісте тұрғанда қоршаған ортаға көмірсутектер мөлшерін анағұрлым көп бөледі. Қалыпты жағдайда қозғалтқыштан бөлінетін газдың құрамында СО₂ - 2,7% болса, жылдамдықты түсірген жағдайда - СО₂ 3,9%-ға, ал жай қозғалған кезде көмір қышқыл газының мөлшері - 6,9% дейін артады.

СО₂ ауаға қарағанда салмағы ауыр, жердің беткі қабатына жақын жиналады. Сондықтан жол жиегінде, бесік-арбада отырған нәресте СО₂ газын анасынан көп жұтады.

Адам организміне жағымсыз әсерлердің бірі - көліктерден бөлінетін газ құрамында көп кездесетін қорғасын және оның бейорганикалық түрдегі формалары. Ауадағы қорғасын мөлшері көбейген сайын оның мөлшері адам қанында да арта түседі. Нәтижесінде қанның оттегімен қанығуы нашарлап, ферменттердің белсенділігі төмендейді. Ал бұл өз кезегінде зат алмасу процесінің бұзылуына алып келеді. Сондай-ақ, II валентті көміртегінің тотығы СО қандағы гемоглобинмен (Hb) қосылып, карбоксигемоглобин (HbCO) түзіп, ал ол қосылыс басқа мүшелерге оттегінің жеткізілуін қиындатады. Өйткені ол гемоглобиннің иісті газбен қосылуы нәтижесінде түзілетін, әлсіз диссоциацияланатын, оттекпен байланыспайтын берік зат. Автокөліктерден бөлінген газдардың құрамында одан басқа иісі күшті, тітіркендіргіш альдегидтер (акролен, формальдегид) болады. Мұнан басқа бөлінген лас газдардың құрамында отынның толық жанбауынан ыдырап бітпеген көмірсутектер де кездеседі. Отынның толық жанбауы себебінен көмірсутектердің бір бөлігі құрамында шайырлы заттары бар қара күйеге айналады. Егер автокөліктің моторы нашар жұмыс істейтін болса бөлінетін шайырлы заттар мен қара күйенің мөлшері де соғұрлым көп болады. 1 литр бензин құрамында 1 гр тетраэтилқорғасын болады. Бензиннің құрамына тетраэтилқорғасынды антидетонатор ретінде қосады. Тетраэтилқорғасынның жануы кезінде бөлінген қорғасын қосылыстары бүкіл планета атмосферасына таралады. Соңғы 100 жыл ішінде Гренландия мұздықтарында қорғасынның мөлшері 5есе, ал судағы еріген қосылыстарының мөлшері соңғы 20 жылда мұхитта 10 есеге көбейген. Атмосфераға бөлінетін қорғасыннын 86%-ы автокөліктерден шығарылады.

Бақылау сұрақтары:

1.Атмосфераны ластағыштардың негізгілерін атаңдар.

2.Атмосфералық ауаның антропогенді ластануын қалай классификациялауға болады?

3.Атмосфераның жоғарғы қабаттарында қандай химиялық реакциялар жүреді?

4.Ауа талдау объектілерінің бірі ретіндегі атмосфералық ауа.