Состав и строение атмосферы, ее значение

Состав и строение атмосферы, ее значение

Планета Земля окружена воздушной оболочкой - атмосферой, которая распространяется над землей на высоту 1 500-2 000 км, что составляет около 1/3 радиуса Земли. Эта граница условна. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в космосе. Масса атмосферы Земли составляет - 5,6-Ю¹⁸ кг. Различают несколько слоев атмосферы.

Тропосфера - нижняя часть атмосферы, содержащая 80 % массы всей атмосферы. Высота тропосферы составляет 8-18 км. Здесь находится практически весь водяной пар, формируются облака и осадки, происходят другие процессы, влияющие на погоду и климат планеты. Тропосферу сменяет слой воздуха толщиной в несколько сотен метров - тропопауза.

Стратосфера содержит около 19 % массы атмосферы и простирается до высоты 50-60 км. Температура воздуха здесь повышается в связи с тем, что на высоте 10-50 км расположен озоновый слой, частично задерживающий тепловое излучение земли. Стратосферу сменяет стратопауза.

Мезосфера распространяется до высоты 80-85 км. Здесь фиксируются серебристые облака из ледяных кристаллов. Мезосферу сменяет мезопауза.

Термосфера (до 800 км) характеризуется сильным повышением температуры. На газы здесь воздействует ультрафиолетовый свет, на высоте до 400-500 км они находятся в ионизированном состоянии, а выше - в атомарном. Этот слой влияет на распространение радиоволн, обеспечивающих дальнюю радиосвязь на Земле. С ионизацией газов связано их свечение (полярные сияния).

Экзосфера (до 2 000-3 000 км) состоит, в основном, из гелия и водорода, образующих вокруг земли корону.

По химическому составу вся атмосфера Земли делится на нижнюю (до 100 км) - гомосферу, по составу сходную с приземным воздухом, и верхнюю - гетеросферу, характеризующуюся неоднородным химическим составом.

В атмосфере постоянно содержится кислород (объем около 21 %), придающий атмосфере окислительные свойства. Основной компонент воздуха - азот (78%). Инертные газы попадают в атмосферу в процессе распада естественных радиоактивных изотопов рядов урана, радия, тория. Важная составляющая атмосферы - озон - продукт соединения молекулярного и атомарного кислорода под действием ультрафиолетовых лучей. Содержание в воздухе паров воды изменяется в довольно широких пределах. Случайными составляющими в атмосфере являются естественные выделения организмов (эфиры цветущих растений), выбросы лесных и других пожаров, вулканов, гейзеров. В состав нижних слоев атмосферы входят аэрозоли (облака, туман), пылевые частицы с диаметром более 1 мкм, вода в жидком (капли) и твердом (лед, снег) состоянии, ионы (до десятков тысяч на 1 см³ воздуха).

Солнце испускает 2-Ю¹⁷ Дж лучистой энергии. До атмосферы Земли доходит лишь 0,5-10"⁷%, а ее поверхности достигает 46 % этой энергии, из которой лишь 1% используется при фотосинтезе.

Свет, проходя через атмосферу, рассеивается на молекулах газов, пыли, аэрозолях и создает равномерное освещение. Верхние слои атмосферы частично поглощают губительно ультрафиолетовое (до 95 % ультрафиолетовых лучей задерживает озоновый экран), ионизирующее излучения и этим защищают все живое. В этих же слоях сгорают метеориты.

Атмосфера, благодаря содержанию парниковых газов (С0₂, NO_x, CH₄ и др.) и озона, регулирует свою температуру и препятствует выходу в космическое пространство теплового излучения Земли.

Расчет ПДВ

Согласно ГОСТ 17.2.3.02-78, для каждого вещества и предприятия устанавливают индивидуальные нормативы ПДВ, учитывающие количество источников (труб и т. д.), высоту их расположения, распределение выбросов во времени, пространстве, фоновые концентрации, значения которых выдаются предприятию территориальными организациями Госкомгидромета. Расчет нормативов ПДВ проводится по формулам отдельно для холодных и нагретых выбросов. Выбор формулы производят по параметру, учитывающему температуру и скорость выхода газовоздушной смеси из источника.

Расчет ПДВ для источника нагретых выбросов производится по формуле

где ЩЩл,_р - предельно допустимая максимальная разовая

концентрация вредного вещества, мг/м³;

С - фоновая концентрация вредного вещества, мг/м³;

Н - высота источника выбросов над поверхностью земли, м;

V₁ - объем газовоздушной смеси, м³/с;

5T - разность между температурой выбрасываемой газовоздушной смеси и температурой атмосферного воздуха;

А - коэффициент, определяющий условия вертикального и горизонтального рассеивания вещества в атмосферном воздухе (для Беларуси - 120);

F - коэффициент, учитывающий интенсивность оседания вредных веществ в атмосферном воздухе (F = 1-3);

m и п - коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из источника выброса.

г| - доля твердых частиц, улавливаемых золоуловителями;

Расчет ПДВ для источников холодных выбросов:

где D - диаметр устья источника выбросов.

Если фактический выброс превышает расчетный норматив ПДВ для неблагоприятных метеорологических условий, то необходима разработка плана оргтехмероприятий по снижению выбросов.

Планировочные мероприятия

Планировочные мероприятия определяют целесообразность размещения жилых массивов по отношению к источникам выбросов в атмосферу. Жилые объекты необходимо располагать с учетом направления ветров в данной местности.

Например, роза ветров (рис. 4.3), показывает господствующие в данной местности ветры, в частности - юго-восточные, поэтому целесообразно размещать жилой поселок на участке А, а не на Б.

Согласно санитарным нормам производства, технологические процессы которых сопровождают-

ся вредными выбросами, отделяются от жилых районов санитарно-защитными зонами (СЗЗ). В зависимости от характера и концентрации выбрасываемых вредных веществ установлено пять классов СЗЗ. Так, I зона устанавливается для предприятий, производящих серную и азотную кислоту, перерабатывающих сернистую нефть (содержание серы свыше 5%) и т. д. СЗЗ способствуют разбавлению вредных выбросов до допустимого уровня.

Степень загрязнения воздуха зависит также и от высоты выброса. При обдувании ветром высоких зданий промышленных предприятий над и за ними создается область пониженного давления (зона аэродинамической тени), где возникает циркуляция воздуха, вовлекаются пыль и газовые выбросы (рис. 4.4). Все организованные выбросы следует направлять выше этой зоны. Приземные концентрации вредных веществ при этом уменьшаются примерно в 6 раз.

С увеличением высоты выброса степень рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере возрастает, и их концентрация может быть уменьшена до ПДК. Высота труб достигает 350-400 м, особенно на крупных ТЭС.

Необходимую высоту труб определяют расчетным путем с учетом количества выбрасываемых вредных веществ, условий и скорости их рассеивания в воздухе, разности температур выбрасываемой газовоздушной смеси и атмосферного воздуха.

Иногда применяется и "факельный" выброс: струя загрязненных газов поднимается вверх со скоростью 15-40 м/с на высоту 60 м и более, что обеспечивает рассеивание загрязняющих веществ.

Эти мероприятия улучшают санитарное состояние населенных мест, но не предотвращают поступления загрязнителей в атмосферу.

Охрана водных объектов.

Состав и строение атмосферы, ее значение

Планета Земля окружена воздушной оболочкой - атмосферой, которая распространяется над землей на высоту 1 500-2 000 км, что составляет около 1/3 радиуса Земли. Эта граница условна. Из-за действия гравитационных сил атмосфера не рассеивается в космосе. Масса атмосферы Земли составляет - 5,6-Ю¹⁸ кг. Различают несколько слоев атмосферы.

Тропосфера - нижняя часть атмосферы, содержащая 80 % массы всей атмосферы. Высота тропосферы составляет 8-18 км. Здесь находится практически весь водяной пар, формируются облака и осадки, происходят другие процессы, влияющие на погоду и климат планеты. Тропосферу сменяет слой воздуха толщиной в несколько сотен метров - тропопауза.

Стратосфера содержит около 19 % массы атмосферы и простирается до высоты 50-60 км. Температура воздуха здесь повышается в связи с тем, что на высоте 10-50 км расположен озоновый слой, частично задерживающий тепловое излучение земли. Стратосферу сменяет стратопауза.

Мезосфера распространяется до высоты 80-85 км. Здесь фиксируются серебристые облака из ледяных кристаллов. Мезосферу сменяет мезопауза.

Термосфера (до 800 км) характеризуется сильным повышением температуры. На газы здесь воздействует ультрафиолетовый свет, на высоте до 400-500 км они находятся в ионизированном состоянии, а выше - в атомарном. Этот слой влияет на распространение радиоволн, обеспечивающих дальнюю радиосвязь на Земле. С ионизацией газов связано их свечение (полярные сияния).

Экзосфера (до 2 000-3 000 км) состоит, в основном, из гелия и водорода, образующих вокруг земли корону.

По химическому составу вся атмосфера Земли делится на нижнюю (до 100 км) - гомосферу, по составу сходную с приземным воздухом, и верхнюю - гетеросферу, характеризующуюся неоднородным химическим составом.

В атмосфере постоянно содержится кислород (объем около 21 %), придающий атмосфере окислительные свойства. Основной компонент воздуха - азот (78%). Инертные газы попадают в атмосферу в процессе распада естественных радиоактивных изотопов рядов урана, радия, тория. Важная составляющая атмосферы - озон - продукт соединения молекулярного и атомарного кислорода под действием ультрафиолетовых лучей. Содержание в воздухе паров воды изменяется в довольно широких пределах. Случайными составляющими в атмосфере являются естественные выделения организмов (эфиры цветущих растений), выбросы лесных и других пожаров, вулканов, гейзеров. В состав нижних слоев атмосферы входят аэрозоли (облака, туман), пылевые частицы с диаметром более 1 мкм, вода в жидком (капли) и твердом (лед, снег) состоянии, ионы (до десятков тысяч на 1 см³ воздуха).

Солнце испускает 2-Ю¹⁷ Дж лучистой энергии. До атмосферы Земли доходит лишь 0,5-10"⁷%, а ее поверхности достигает 46 % этой энергии, из которой лишь 1% используется при фотосинтезе.

Свет, проходя через атмосферу, рассеивается на молекулах газов, пыли, аэрозолях и создает равномерное освещение. Верхние слои атмосферы частично поглощают губительно ультрафиолетовое (до 95 % ультрафиолетовых лучей задерживает озоновый экран), ионизирующее излучения и этим защищают все живое. В этих же слоях сгорают метеориты.

Атмосфера, благодаря содержанию парниковых газов (С0₂, NO_x, CH₄ и др.) и озона, регулирует свою температуру и препятствует выходу в космическое пространство теплового излучения Земли.