Мониторинг состояния атмосферы

Введение

Проблема загрязнения окружающей среды, особенно воздушного пространства, со временем становится все более актуальной. Основой этого решения является разработка и совершенствование систем мониторинга окружающей среды, основанных на современных институциональных и технологических основах.
В различных видах человеческой научно-практической деятельности давно используется метод наблюдения для изучения свойств объектов и явлений; метод познания, основанный на относительно длительном целенаправленном и систематическом восприятии объектов и явлений окружающей действительности.
В XX веке, в науке возник термин мониторинг для определения системы целенаправленных повторных наблюдений за одним или несколькими элементами окружающей природной среды в пространстве и времени.
В последние десятилетия компания все чаще использует информацию о состоянии окружающей среды в своей деятельности. Эта информация необходима в повседневной жизни людей, в ведении сельского хозяйства, в строительстве, в чрезвычайных обстоятельствах - чтобы предупредить о надвигающихся опасных явлениях природы. Но изменения в состоянии окружающей среды происходят и под влиянием процессов биосферы, связанных с деятельностью человека. Важно и сложно определить вклад антропогенных факторов в эти изменения.
В соответствии с уже установленным каноническим определением мониторинг окружающей среды - это информационная система наблюдения, оценки и прогнозирования изменений в состоянии окружающей среды, созданная с целью выделения антропогенной составляющей этих изменений в контексте природных процессов.
Система экологического мониторинга должна накапливать, систематизировать и анализировать информацию:
 о состоянии окружающей среды и её изменениях;
 о причинах наблюдаемых и вероятных изменений состояния (т.e. об источниках и факторах воздействия);
 о допустимости нагрузок на среду в целом и на ее отдельные компоненты;
 о существующих резервах биосферы.
Федеральный закон «Об охране окружающей среды» от 10 января 2002 года определяет мониторинг окружающей среды в России как сложную систему мониторинга состояния окружающей среды, оценки и прогнозирования изменений состояния окружающей среды под влиянием природных и антропогенных факторов. В соответствии с этими определениями и функциями, назначенными системе, мониторинг включает в себя три основные области деятельности:
1. наблюдения за факторами воздействия и условиями окружающей среды;
2. оценка фактического состояния окружающей среды;
3. прогноз состояния окружающей природной среды и оценка прогнозируемого состояния.
Цель работы: изучить программы экологического мониторинга атмосферного воздуха.
Задачи:
 Проанализировать литературу по теме для выявления источников загрязнения атмосферного воздуха.
 Проанализировать сети наблюдений за уровнем загрязнения атмосферного воздуха и выявить перечень загрязняющих веществ, подлежащих контролю.
 Изучить методы сбора и обработки данных о загрязнении воздуха в системе мониторинга окружающей среды.
 Сформулировать выводы.
Предмет исследования: мониторинг загрязнения атмосферы.
Объект исследования: автоматизированная система мониторинга, работающая в реальном масштабе времени.
Работа состоит из введения, содержания, двух глов, заключения и списка использованной литературы.
В первой главе рассматриваются общие сведения о составе атмосферного воздуха, основные методы мониторинга.
Вторая глава посвящена источникам загрязнения атмосферы и контролю ее состояния.
















Глава 1. Мониторинг состояния атмосферы

1.1. Общая информация о составе атмосферного воздуха
Атмосфера - это внешняя газовая оболочка Земли, механическая смесь различных газов, водяных паров и твердых частиц (аэрозолей).[1,с.84]
Атмосферный воздух необходим для дыхания живых организмов (существ), используется в технологических процессах Горенье и плавления в качестве сырья для производства кислорода, азота, инертных газов, окиси углерода. Атмосфера - это среда для размещения газообразных отходов производства. Под воздействием атмосферных осадков, солнечной радиации и в результате скопления воздушных масс атмосферный воздух избавляется от посторонних примесей. Этот процесс называется самоочищением атмосферы. [1, с.93]
Атмосфера выполняет следующие функции:
 Содержит кислород, необходимый для дыхания живых организмов;
 Является источником углекислого газа для фотосинтеза растений;
 3ащищает живые организмы от космических излучений;
 Сохраняет тепло Земли и регулирует климат;
 Трансформирует газообразные продукты обмена веществ;
 Переносит водяные пары по планете;
 Является средой обитания летающих форм организмов;
 Служит источником химического сырья и энергии;
 Принимает и трансформирует газообразные и пылевидные отходы.
Состав атмосферы находится в динамическом равновесном состоянии, поддерживаемом такими климатическими факторами, как движение воздушных масс (ветер и конвекция) и атмосферные осадки, жизнедеятельность животных и растительных миров, особенно лесов и океанического планктона, а также пространственными процессами и геохимическими явлениями хозяйственной деятельности человека.
Общая масса атмосферы составляет от 5,14 до 1015 т. около 50% массы атмосферы находится в нижнем слое толщиной около 5 км. масса слоя толщиной 30 км составляет 99% от общей массы атмосферы. Вертикально атмосфера имеет слоистую структуру. [5, с.79]
Выделение отдельных слоев (табл..1) основано на изменении температуры с высотой.
Таблица 1. Характеристика основных зон, выделяемых в атмосфере
Температура, °С
Верхняя граница атмосферы четко не различима. Она постепенно переходит в пространство.
Средняя температура атмосферы в средних широтах линейно снижается на высоте до 11 км над уровнем моря. Средняя температура на уровне моря составляет 288 К, а на высоте 11 км - 216,7 К.
Различия в нагревании воздуха приводят к горизонтальным градиентам давления, которые, в свою очередь, являются причиною конвекций горизонтальных перемещений воздушных масс.
На движение воздушных масс также влияет сила Кориолиса, возникающая при вращении Земли; центробежное ускорение, возникающее из областей, прилегающих к областям высокого и низкого давления; силы трения, которые замедляют движение воздуха вблизи поверхности Земли. В Северном полушарии движение воздушных потоков вокруг центров высокого давления осуществляется по часовой стрелке с отклонением наружу и вниз от кругового движения. Этот поток был назван нисходящим и является одним из возможных препятствий для рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере.
Когда воздушные потоки движутся вокруг центров низкого давления, вектор скорости направляется внутрь и вверх круговым движением против часовой стрелки. В этом случае растения из нижних слоев атмосферы переносятся вверх и рассеиваются в больших объемах воздуха. [5,с.184]
В случае, когда воздух движется в Северном полушарии против часовой стрелки вокруг центра низкого давления, образуется циклон, тогда как по часовой стрелке вокруг центра низкого давления образуется антициклон.
На человека в основном влияет состояние нижних 15-25 км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена большая часть воздуха. Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и даже 1000 км от поверхности Земли, также меняется. Здесь развиваются сильные ветры, штормы и удивительные электрические явления, такие как полярное сияние. Многие из этих явлений связаны с потоками солнечного излучения, космического излучения и магнитного поля Земли.
Верхняя атмосфера также является химической лабораторией, поскольку там 0 в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы под воздействием мощного потока солнечной энергии вступают в химические реакции.
Нижние слои атмосферы состоят из газовой смеси (см. таблицу 2). Помимо перечисленных в таблице, в воздухе присутствуют другие газы в виде небольших примесей: озон, метан, такие вещества, как оксид углерода (СО), оксиды азота и серы, аммиак.