Ф – формальдегид, ВВ – взвешенные вещества, БП – бенз(а)пирен, HF –фторид водорода, NO – оксид азота, NO₂ – диок­сид азота, CS₂ – сероуглерод, NH₃ –аммиак, НС1 – хлористый водо­род, ЭБ – этилбензол.

Фотохимический смог. Смог весьма токсичен, так как его составляющие обычно находятся в пределах: О₃ – 60 – 75%; ПАН, Н₂О₂, альдегиды и др. –                  250–0400%. Для образования смога в атмосфере в солнечную погоду необходимо наличие оксидов азота и углеводородов (их вы­брасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные пред­приятия). Характерное распределение концентрации фото­химического смога относительно времени суток0показано0на0рис.02.23.                                                   00000Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 1940-х гг. в Лос-Анджелесе, теперь периодически наблюдаются и в дру­гих городах мира.          00000Кислотные дожди известны более 100 лет, однако пробле­ма этих дождей

Рис. 2.23. Относительные концентрации NO ₂ и О₃ в атмосферном воздухе

возникла0около0350лет0назад. Источниками кислотных дождей служат газы, содержа­щие серу и азот. Наиболее важные из них: SO₂, NO_x, H₂S. Кислотные дожди возникают вследствие неравномерного распределения этих газов в атмосфере. Например, концент­рация SO₂ (мкг/м³) обычно такова: в городе     50 – 1000, на тер­ритории в радиусе около 50 км вокруг города – 100–050, в ра­диусе0около01500км0–00,10–02,0над0океаном0–00,1.                 00000Основными реакциями в атмосфере являются:000000000000000000000 00000–0вариант 1: SO₂ + ОН → HSO₃; HSO₃ + ОН → H₂SO₄ (мо­лекулы в атмосфере быстро конденсируются в капли);000000000000000000000000000 00000–0вариант 2: SO₂ + Hv → SO₂* (активированная молеку­ла диоксида серы); SO₂ +О₂ → SO₄; SO₄ + О₂ → SO₃ + О₃; SO₃ + Н₂О → H₂SO₄.0000000000 00000Реакции обоих вариантов в атмосфере идут одновременно. Для сероводорода характерна реакция H₂S + О₂ → SO₂ + Н₂О и далее 1 или 2 вариант0реакции.                                                                          00000Источники поступления соединений серы в атмосферу:0000000000000 00000–0естественные0(вулканическая0деятельность,0действия микроорга-низмов0и0др.)0–0310–0410%;                                                                                       00000–0антропогенные0(ТЭС,0промышленность0и0др.)0–0590–0690%.
       Всего в окружающую среду поступает 90–0112 млн. т со­единений серы0в0год.                                                                                  00000Концентрации соединений азота составляют: в городе 100–0100 мкг/м³, на территории в радиусе 50 км вокруг горо­да 0,250–02,5 мкг/м³, над океаном00,250мкг/м³.                                                                                       00000Из соединений азота основную долю кислотных дождей да­ют NO и NO₂. В атмосфере возникают реакции: 2NO + О₂ → 2NO₂, NO₂ + ОН → HNO₃. 00000Источники0соединений0азота:                                                                  00000–0естественные (почвенная эмиссия, грозовые разряды, горение биомассы0и0др.)0–0630%;                                                                                    00000–0антропогенные0(ТЭС,0автотранспорт,0промышленность)0–0370%. 00000Всего в окружающую среду поступает 51– 61 млн. т со­единений азота в год.                                                                                                           00000 Серная и азотная кислоты поступают в атмосферу также в виде тумана и паров от промышленных предприятий и ав­тотранспорта. В городах их концентрация0достигает020мкг/м³.                                                 00000Соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, всту­пают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свой­ства соответственно в течение 2 и 80–010 суток. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстоя­ния до 2000 км и лишь после этого выпадают с осадками0на0земную0поверхность.                                               00000Различают два вида седиментации: влажную и сухую. Влажная – это выпадение кислот, растворенных в капель­ной влаге, она возникает при влажности воздуха 100,5 %; сухая реализуется в тех случаях, когда кислоты присутст­вуют в атмосфере в виде капель диаметром около 0,1 мкм. Скорость седиментации в этом случае весьма мала, и капли могут проходить большие расстояния (следы серной кис­лоты обнаружены даже на Северном полюсе). В нашей стране повышенная кислотность осадков (рН = 40–05,5) от­мечается в отдельных промышленных регионах. Наиболее неблагополучны города Тюмень, Тамбов, Архангельск, Се­веродвинск, Вологда, Петрозаводск, Омск и др. Плотность выпадения осадков серы, превышающая 4 т/км² в год,            заре­гистрирована в 22 городах страны, а более 80–012 т/км² в год в городах Алексин,0Новомосковск,0Норильск,0Магнито­горск.             00000Парниковый эффект. Возникновение глобального пар­никового эффекта также связано с поступлением в атмосфе­ру различных газовых примесей.                                                                                                    00000Суть парникового эффекта заключается в том, что Зем­ля поглощает солнечное излучение (преимущественно в ви­димом диапазоне) и испускает теплоту в инфракрасном ди­апазоне. Главными поглотителями теплового излучения от земной поверхности служат диоксид углерода, метан и неко­торые другие атмосферные примеси. Эти атмосферные приме­си действуют подобно прозрачной крыше парника, пропус­кая к Земле коротковолновую часть спектра и задерживая у Земли длинноволновое тепловое излучение. Отсюда и их название – парниковые газы. Чем выше их концентрация в атмосфере,0тем0выше0парниковый0эффект.                                          00000Рост содержания СО₂ в атмосфере обусловлен потребле­нием углеводородных топлив – газа, нефти, угля. Другой источник СО₂ связан с изменениями растительного и поч­венного покрова континентов. Вырубка лесов, а также рас­пашка целинных земель и общая интенсификация земледе­лия приводят к более быстрому извлечению углерода из гумуса почв. За последние 100 лет сжигание топлива дало выброс углерода в среднем около 168 Гт, а эмиссия вследст­вие изменения растительности континентов и необратимо­го нарушения почвенного покрова за это же время оценива­ется средней0величиной0680Гг.                                                                 00000Основным каналом стока избыточного углерода из атмо­сферы является Мировой океан. Около 60% углерода по­глощается океанами, а остальное количество – биотой кон­тинентов. Современная человеческая деятельность вносит значительные изменения в функционирование морских экосистем, через несколько десятилетий Мировой океан из-за загрязнения будет поглощать избыточный углерод ме­нее эффективно и доля остающегося в атмосфере0СО₂0ста­нет0выше.                                                                          00000Метан поступает в атмосферу из природных (донные от­ложения водоемов и болот) и техногенных источников (сельскохозяйственное производство,0свалки0бытовых0от­ходов).                              00000Техногенные источники закиси азота N₂O связаны в ос­новном с высокотемпературным окислением молекулярно­го азота в процессе горения различных топлив. В естествен­ных условиях N₂O поступает в атмосферу из почв,0лесов0и0при0грозовых0разрядах.                                                  00000Из-за высокой химической инертности и малой раство­римости в воде среднее время жизни NO₂ в атмосфере вели­ко и составляет 120 – 150 лет.  00000Увеличение концентрации диоксида углерода в атмосфе­ре особенно интенсивное в последние годы, приводит к рос­ту эффективности поглощения инфракрасного излучения, в результате чего температура земли возрастает (рис. 2.24). К повышению температуры может привести и увеличение концентрации в атмосфере таких газов, как О₃, CH₄, N₂O, NO₂, SO₂, фреонов.                                                                                                     00000Структура выбросов парниковых газов в России (рис. 2.25) более чем на 70% определяется сжиганием угле­водородного топлива в энергетике, промышленности0и0жи­лищно-коммунальном0хозяйстве.                       00000В 1995 г. по общему объему выбросов СО₂ на душу населе­ния Россия занимала пятое место в мире после СЩА, Кана ды, Австралии и Новой Зеландии.0Сегодня0на0долю0главного0парникового газа – CO₂ приходится около 80% парникового эффекта, около 100% дает метан, на вклад остальных газов закиси азота, фреонов) приходится остальное.00000000000000000000000       00000 По причине резкого спада промышленного производства России в период с 1990 по 1999 г. почти на треть сократились и выбросы парниковых газов (рис. 2.26). Однако вследствие экономического роста выбросы парниковых газов на­миная с 2000 г. медленно нарастают.

Рис. 2.24. Изменение средней концентрации углекислого газа в атмосфере Земли

Рис. 2.25. Структура выбросов парниковых газов в России

Рис. 2.26. Техногенные выбросы парниковых газов (СО₂ – эквивалент в год): 1 – СО₂, 2 – все парниковые газы

Разрушение озонового слоя. Озоновым слоем называют область атмосферы, расположенную на высотах от 18 км (в полярных областях – от 10 км) до 45 км и характеризую­щуюся повышенным содержанием озона. Поглощение озо­новым слоем большей части биологически активного ультра­фиолетового излучения Солнца с длиной волны λ < 310 нм и перевод его в теплоту играет важнейшую роль в сохране­нии жизни на Земле. Во-первых, озон является единствен­ным компонентом атмосферного воздуха, защищающим все живое на суше от губительных доз ультрафиолетового об­лучения в диапазоне длин волн λ = 2400–0310 нм. Во-вторых, нагревая атмосферу, озоновый слой ограничивает глобаль­ные циркуляции воздуха тропосферой, принимая тем са­мым непосредственное участие в формировании погоды и климата на Земле. Равновесие между процессами образо­вания и разрушения озона нарушается при изменении солнеч­ной активности, а также при появлении в озоновом слое ве­ществ – катализаторов разложения озона. Среди таких ка­тализаторов важнейшая роль принадлежит оксидам азота:

NO + O₃ → NO₂ + O₂

NO₂ + О → NO + O₂,

атомам хлора:

Cl + O₃ → CIO + O₂,

а также НО'-радикалам:

НО' + O₃ → O₂ + (гидропероксидный радикал).

По теоретическим оценкам, в результате протекания цепных каталитических реакций одна молекула NO разруша­ет до 100–012 молекул О₃. Однако антропогенные выбросы NO в приземном слое существенной опасности для озоно­вого слоя не представляют, так как за время, необходимое для подъема молекул NO на высоту 250–035 км, составляю­щее, по оценкам, от 30 до 120 лет, оксид азота разрушается, вступая в химические реакции с другими веществами. Бо­лее опасна эмиссия оксида азота непосредственно в озоно­вом слое или в близлежащих областях из двигательных ус­тановок баллистических ракет и высотных реактивных самолетов.                                                                                                      00000Однако несравнимо большую опасность для озона пред­ставляет атомарный хлор. Согласно расчетам, один атом хлора по цепной каталитической реакции разрушает до 10⁵ мо­лекул Оз. В настоящее время выявлено два основных источ­ника поступления атомарного хлора в стратосферу. Первый из них связан с непосредственной эмиссией хлора в озоновый слой при запусках твердотопливных баллистических ракет и космических аппаратов типа американского «Шаттла», использующих смесевые топлива на основе перхлоратов, например перхлората аммония NH₄C1O₄, суммарные вы­бросы хлора в атмосферу при эпизодических запусках ракет и космических аппаратов невелики и оцениваются сотнями тонн0в0год.                                                                                                         00000Гораздо более мощным источником поступления хлора в атмосферу является0производство0фторхлоруглеродов.         00000Фторхлоруглеводороды (фреоны) с середины 1930-х гг. на­ходят широкое применение в промышленности. Фреон-11 и фреон-12 использовались в качестве вспенивателей при получении пористых полимерных материалов, наполните­лей в аэрозольных упаковках, а также хладагентов в холо­дильниках0и0кондиционерах.                                                                       00000Во второй половине 1980-х гг. во многих промышленно развитых странах были введены ограничения на производ­ство и потребление этой продукции в связи с достигнутыми международными договоренностями о постепенном0отказе0от0использования0фторхлоруглеродов.           00000Однако концентрации фреонов в атмосфере будут уве­личиваться еще долгие годы даже после полного прекраще­ния их производства, поскольку среднее время пребывания фреона-11 и фреона-12 в атмосфере оценивается примерно в 55 – 120 лет. Кроме того, значительные концентрации фре­онов 11 и 12 и некоторых других соединений этого класса были зарегистрированы в газовых выбросах действующих вулканов и гидротермальных источников в сейсмически0ак­тивных0районах.                                                             00000Еще большую опасность для озонового слоя по сравне­нию с хлорфторуглеродами представляют бромсодержащие фреоны СF₂ОВг и С₂F₂Вr₂, применяемые в пожаротуше­нии. Атомы брома в несколько раз активнее0разрушают0озо­новый0слой,0по0сравнению0с0хлором.        00000При истощении озонового слоя возрастает доза облуче­ния человека ультрафиолетовыми лучами, что ведет к росту заболеваний катарактой, кожными заболеваниями, ослабле­нию иммунной системы организма, повреждению молекул ДНК, передающих генетическую информацию. Наиболь­шую опасность представляет рост заболеваемости злокаче­ственной меланомой (раком кожи). Согласно медицинским данным истощение озонового слоя на 1% сопровождается ростом заболеваемости меланомой на 60%.                                                                                                  00000Увеличение ультрафиолетовой радиации представляет опасность для всех живых организмов на суше и в воде. Вы­сокие дозы этого излучения за счет действия на ДНК могут вызвать мутации у микроорганизмов, привести к ухудше­нию качества семян, понижению сопротивляемости расте­ний вредителям и болезням. Ультрафио­летовые лучи вызывают повреждение клеток и тканей у растений. Истощение озонового слоя оказывает негативное влияние и на климат Земли: ведет к снижению нагрева стратосферы с соответствующим изменением характера по­ведения температуры воздуха в этой области и нарушением циркуляции воздушных масс0в0тропосфере.                                                                                      00000В результате техногенного воздействия на атмосферу на­блюдаются следующие0негативные0последствия:                                                          00000–0превышение ПДК многих токсичных веществ (СО, NO₂, SO₂, С_nН_m, бенз(а)пирена, свинца, бензола и др.) в городах и природных зонах; 00000– образование в городах фотохимического смога при интенсивных выбросах0NO_x,0С_nН_m;                                                                                 00000–0выпадение кислотных дождей в регионах при интенсивных выбросах0SO_x,0NO_x;                                                                                         00000–0проявление парникового эффекта при повышенном содержании СО₂, N0_x, О₃, СН₄ в атмосфере, что способствует повышению ее средней температуры;                                                                                                      00000–0разрушение озонового слоя при поступлении в него NO_x и соединений хлора, что создает опасность УФ-облучения биосферы.

Воздействие на гидросферу. Гидросфера – водная среда Земли, образованная совокупностью океанов, морей, поверх­ностных вод суши, включая лед и снег высокогорных и по­лярных районов. Гидросфера на 94 % состоит из вод океанов и морей, 0,03 % – поверхностные воды, 4 % – подземные0во­ды,020%0–0снега0и0льды.                                                00000Состав основных веществ, загрязняющих воды, приведен в табл. 2.21.

Таблица 2.21