АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ АТМОСФЕРЫ

Опубликовано Змеева Наталья Григорьевна вкл 20.06.2016 - 4:53

Автор:

Кобыльников Артем

Актуальность. Тема нашей исследовательской работы выбрана не случайно. Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности.

Цель работы - осуществить прогноз, который открыл бы глаза на происходящее с земной атмосферой, предложить пути решения найденных проблем.

Объект исследования: атмосфера.

Предмет исследования: экологические проблемы атмосферы.

Реализация поставленной цели потребовала решения ряда конкретных задач:

ü Изучить и проанализировать литературу по теме «Актуальные проблемы физики атмосферы»;

ü Дать понятие атмосферы Земли;

ü Выяснить какая существует современная наука об атмосфере.

ü Рассмотреть виды метеорологических наблюдений и методы исследования атмосферы;

ü Перечислить актуальные проблемы атмосферы Земли;

ü Выделить уровни загрязненности атмосферы г. Иркутска;

ü Подготовить материал, провести диагностику, проанализировать полученные результаты по теме «Атмосфера г. Иркутска» среди студентов техникума ИТАС;

ü Предложить пути решения экологических проблем атмосферы.

Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования:

· Анализ литературы по данной теме;

· Диагностика и анализ результатов исследования;

Структура работы включает в себя: введение, 2 главы, заключение, список литературы.

Скачать:

Вложение	Размер
rabota_nir.docx	450.95 КБ

Предварительный просмотр:

Оглавление

Введение	2
Глава 1. Теоретическая часть.	4
1.1 Понятие атмосферы	4
1.2 Современная наука об атмосфере – метеорология	6
1.3 Наземные метеорологические наблюдения	6
1.3.1 Определение основных физических характеристик: температуры воздуха, атмосферного давления, влажности воздуха. Измерение атмосферных осадков.	6
1.4 Аэрологические наблюдения	7
1.4.1 Приборы, осуществляющие аэрологические наблюдения	7
1.5 Методы исследования атмосферы	9
Глава 2. Исследовательская часть.	10
2.1 Актуальные проблемы атмосферы.	10
2.2 Уровень загрязненности атмосферы г. Иркутска.	11
2.3 Диагностика студентов техникума ИТАС по теме « Атмосфера г. Иркутска»	12
Заключение	15
Список литературы	17
Приложение	18

Введение

Актуальность. Тема нашей исследовательской работы выбрана не случайно. Человечество слишком медленно подходит к пониманию масштабов опасности, которую создает легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности.

Цель работы - осуществить прогноз, который открыл бы глаза на происходящее с земной атмосферой, предложить пути решения найденных проблем.

Объект исследования: атмосфера.

Предмет исследования: экологические проблемы атмосферы.

Реализация поставленной цели потребовала решения ряда конкретных задач:

Изучить и проанализировать литературу по теме «Актуальные проблемы физики атмосферы»;
Дать понятие атмосферы Земли;
Выяснить какая существует современная наука об атмосфере.
Рассмотреть виды метеорологических наблюдений и методы исследования атмосферы;
Перечислить актуальные проблемы атмосферы Земли;
Выделить уровни загрязненности атмосферы г. Иркутска;
Подготовить материал, провести диагностику, проанализировать полученные результаты по теме «Атмосфера г. Иркутска» среди студентов техникума ИТАС;
Предложить пути решения экологических проблем атмосферы.

Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования:

Анализ литературы по данной теме;
Диагностика и анализ результатов исследования;

Структура работы включает в себя: введение, 2 главы, заключение, список литературы.

Глава 1. Теоретическая часть

Понятие атмосферы.

Атмосфера – газовая оболочка Земли, именно благодаря атмосфере стало возможным зарождение и дальнейшее развитие жизни на нашей планете. Значение атмосферы для Земли колоссально – исчезнет атмосфера, исчезнет планета.

Значение атмосферы в природе и жизни человека огромно:

за счёт газообразной оболочки поверхность планеты не нагревается днем и не остывает резко ночью;
регуляция теплового режима Земли, атмосфера защищает Землю от метеоритов, немалая пункт которых сгорает, не долетая до поверхности планеты;
озоновый экран защищает человечество от избыточных ультрафиолетовых излучений, огромная доза которых губительна для организма;
кислород, содержащийся в атмосфере, необходим всем живым организмам для дыхания.

Рисунок 1. Состав атмосферы

Атмосфера разделяется на слои по характеру изменения температуры воздуха с высотой, по газовому составу, по особенностям движения воздушных масс и взаимодействию с земной поверхностью и внешним космическим излучением.

Земная атмосфера имеет 5 слоёв:

Экзосфера.
Термосфера.
Мезосфера.
Стратосфера.
Тропосфера.

Рисунок 2. Строение атмосферы

1.2 Современная наука об атмосфере – метеорология.

Метеорология – это наука об атмосфере, в частности о составе атмосферного воздуха, строении, свойствах, атмосферных явлениях. Данное направление в науке начало развиваться во второй половине XVIII века. Ученые в этой области не могут вести исследования некоторых свойств атмосферы и поэтому с движением прогресса появились разные зонды, которые помогают специалистам наблюдать за изменениями в той или иной части атмосферы.

Наземные метеорологические наблюдения.

На Земле стоят аппараты, наблюдающие за состоянием атмосферного слоя. Через какой-то период времени они отправляют отчет в метеорологические центры на основе своих наблюдений. При наземных наблюдениях большое значение уделяют определению температуры воздуха, атмосферного давления, влажности воздуха, выпадения осадков и тд.

1.3.1 Определение основных физических характеристик: температуры воздуха, атмосферного давления, влажности воздуха. Измерение атмосферных осадков.

Температура воздуха - одно из свойств воздуха в природе, выражающегося количественно. Изменение температуры основано на физических свойствах тел, связанных определенной зависимостью с температурой. Для измерения температуры воздуха используются термометры, которые подразделяются на жидкостные и стеклянные термометры, а также механические, электрические, оптические и инфракрасные термометры.

Атмосферное давление – давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и земную поверхность. Атмосферное давление создается гравитационным притяжением воздуха к Земле. Одним из самых точных приборов измерения атмосферного давления на всех метеорологических станциях, является так называемый станционный чашечный барометр. Есть и другие разновидности барометров: морской ртутный барометр, барометр- анероид, барограф.

Влажность воздуха – физическая величина, показывающая массу водяных паров, содержащихся в одном 1м3 воздуха. Для определения влажности воздуха используют следующие приборы: конденсационный гигрометр, психрометр, волосной гигрометр.

Атмосферные осадки (также гидрометеоры) — вода в жидком или твёрдом состоянии, выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и какие-либо предметы. Различают облачные осадки, связанные преимущественно с тёплыми фронтами и ливневые осадки, связанные преимущественно с холодными фронтами. Существуют специальные приборы для измерения осадков - осадкомеры.

1.4 Аэрологические наблюдение.

Метеорологические наблюдения, которые проводятся на значительной высоте от поверхности Земли, называются аэрологическими.

В воздушном пространстве летают специальные аппараты, которые наблюдают за атмосферой. Далее они отправляют отчет специалистам на Земле, которые, в свою очередь, составляют анализ состояния атмосферы.

1.4.1 Приборы, осуществляющие аэрологические наблюдения.

Радиозонды - устройства для измерения различных параметров атмосферы и передачи их на фиксированные приёмники.

Метеорологические ракеты. Более высокие слои, до 80— 100 км, исследуются с помощью специальных метеорологических ракет. В головной части метеорологической ракеты помещены приборы для измерения температуры, давления и плотности воздуха. На заданной высоте головная часть ракеты отделяется от ее корпуса и спускается на парашюте. Показания приборов передаются на наземные приемные пункты с помощью особых радиосигналов.

Метеорологические спутники. Метеорологические спутники оборудованы телевизионной, инфракрасной и актинометрической аппаратурой, которая передает на Землю изображения облаков, сведения о приходе и расходе тепла на нашей планете и т. д. Чтобы получить более полную информацию о метеорологических условиях на всей планете сразу, создают системы из нескольких метеорологических спутников, работающих одновременно.

1.5 Методы исследования атмосферы.

Натуральные наблюдения (основной метод). Они производятся:

На опорных гидрометеостанциях;
В экспедициях;
С искусственных спутников Земли.

Эксперимент- это опыт осаждения облаков и рассеивание туманов путем различных физико – химических воздействий на них.

Синоптический метод. В основу этого метода положено учение о погодообразующих системах атмосферы: воздушных массах, атмосферных фронтах, циклонах, антициклонах. На синоптическую карту условными значками наносят результаты натуральных наблюдений. Основываясь синоптическими картами можно делать выводы о будущей погоде.

Теоретический метод. На основе законов физики составляются системы дифференциальных уравнений, описывавших атмосферные процессы. Подставляя в эти уравнения исходные натурные данные, полученные из наблюдений, решив систему уравнений, можно найти количественные значения атмосферных параметров на будущее, т.е. спрогнозировать их значение.

Климатология. Оперирует многолетними данными, например: средняя температура, среднее количество осадков, дни с туманами и т.п. Если нанести на карты результаты статистической обработки многолетних наблюдений, то получим климатологические карты. Климатологические карты облегчают дальнейший анализ фактов, позволяют делать выводы о пространственном распределении особенностей или типов климата. Главное их назначение – выбор наиболее выгодных морских путей и сроков промысла.

Глава 2. Исследовательская часть

Актуальные проблемы атмосферы.

Могущество цивилизации и, прежде всего, научно - технического прогресса, может быть использовано не только во благо, но и во вред, может служить источником смертельной опасности для всего живого на Земле.

За время своего существования и особенно в XX веке человечество ухитрилось уничтожить около 70% всех естественных экологических (биологических) систем на планете, которые способны перерабатывать отходы человеческой жизнедеятельности, и продолжает их "успешное" уничтожение.

Человек выбрасывает в окружающую среду тысячи тонн веществ, которые в ней никогда не содержались и которые зачастую не поддаются или слабо поддаются переработке.

Наибольшую опасность вызывают изменения, происходящие в атмосфере. Огромное влияние на состояние атмосферного слоя оказывает деятельность человека. К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т. углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 – 1960 гг.) содержание СО2 увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%). За последние три десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли.

2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные дожди.

3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

4. Производственная деятельность.

5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке, от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании мусора).

6. Выбросы предприятиями различных газов.

7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый массовый загрязнитель – монооксид углерода.

8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств, сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.

2.2 Уровень загрязненности атмосферы г. Иркутска.

Основными загрязнителями атмосферного воздуха города на 2010г. являются выхлопные газы автомобилей (52 % выбросов) и источники теплоэнергетики, не оснащённые фильтрами (46 % выбросов); на производственные предприятия приходится около 2 % всех выбросов.

Среднегодовые концентрации:

бензпирена в 2010 году превышали допустимую норму в 10 раз,
оксида азота превышали в 1,1 раза,
взвешенных веществ превышали в 2 раза,
формальдегида превышали в 6 раз.

За период 2005-2009 годы наблюдался рост среднегодовых концентраций взвешенных веществ, бензпирена, формальдегида, меди, диоксида и оксида азота.

Государственный доклад о состоянии и об охране окружающей среды Иркутской области в 2009 году. Раздел 3.Пункт 1.Стр. 112-130. К самым загрязнённым территориям относятся часть центра и микрорайонов Ново-Ленино и Иркутск-II; к наименее загрязнённым и тихим - микрорайоны Ершовский и Радужный, а также берега Ангары от острова Юность до плотины ГЭС и участок у Академгородка. «Аргументы и Факты в Восточной Сибири» №39(Номер от: 28.09.2011).Статья «Где в Иркутске легче дышать?»

По выбросам в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников в 2010 году Иркутск занял 15-е место в России (65 тысяч тонн выбросов в год).

По данным федеральной службы государственной статистики в 2010 году насчитывалось 196 предприятий, выбрасывающих в атмосферу 69 загрязняющих веществ. 94 % всех выбросов стационарных источников составляют продукты горения (угольная и мазутная смолы, бензпирен, окись углерода, двуокись азота, сернистый ангидрид).

Наибольший вклад в загрязнение атмосферы от стационарных источников вносят предприятия теплоэнергетики - 69 %. К основным стационарным источникам загрязнения атмосферы относятся: Ново-Иркутская ТЭЦ (40 тыс. тонн выбросов в год), «Байкалэнерго» (6 тыс. тонн) и Иркутский авиационный завод (5 тыс. тонн).

По объёму выбросов в атмосферу от стационарных источников на Иркутск приходится 10 % всех выбросов области (для сравнения, на Ангарск -33 %, Братск - 21 %). «Программа комплексного социально-экономического развития города Иркутска на 2008-2020 годы.»С. 95

2.3 Анализ тестирования студентов техникума ИТАС по теме «Атмосфера г.Иркутска»

Нами была проведена диагностика студентов групп АТ-15-407 и СП-15-419 по теме «Атмосфера г. Иркутска» и получены следующие результаты:

1. Оцените уровень загрязнения атмосферы в г.Иркутске по предложенной шкале.

2. Выберите наиболее значимые загрязнители атмосферы г. Иркутска.

3.Оказывает ли влияние загрязнение атмосферы на Ваше здоровье?

4. Будет ли Ваша профессиональная деятельность связана с загрязнением атмосферы г.Иркутска?

5. Предложите свои пути решения проблем, связанных с загрязнением атмосферы г.Иркутска.

Переход транспорта на более экологичный вид двигателя (электрический);
В соответствии с новыми технологиями производить фильтрацию отходов производств;
Ввести систему штрафов для экологических нарушителей;
Проводить агитацию населения на экологические темы;
Чаще проводить субботники.

Заключение

В теоретической части нашей работы мы дали понятие атмосферы Земли, выяснили, какая существует современная наука об атмосфере – метеорология. Рассмотрели виды метеорологических наблюдений: наземные и аэрологические, и современные методы исследования атмосферы.

В практической части нашей работы выполнены следующие этапы исследования:

Выделены актуальные проблемы атмосферы Земли;
Проанализирована литература и интернет - источники, с целью выявления уровня загрязненности атмосферы г. Иркутска;
Проведена диагностика студентов групп АТ-15-407, СП-15-419 по теме «Атмосфера г.Иркутска» и проанализированы полученные результаты;
Предложены пути решения экологических проблем атмосферы.

Подводя итог нашим исследованиям нами выделены основные экологические проблемы физики атмосферы г. Иркутска:

Экологически неблагополучное состояние атмосферы г. Иркутска;
Критическое состояние в сфере обращения с отходами производства и потребления;
Отсутствие системы вторичной переработки отходов.

Мы предлагаем следующие пути решения экологических проблем атмосферы:

Восстановление общественной дисциплины;
Изменение всей структуры и нормативно-распорядительной документации в надзорных органах («Армия вымогателей в сговоре с экологическими правонарушителями »);
Введение и проведение в жизнь ГОСУДАРСТВЕННОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ;
Экономическая ответственность за экологические правонарушения;
Создание мощных очистных сооружений;
Разработка новых безотходных технологий;
Рациональное размещение грязных производств.

Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биосферу, на геологическую среду, но и на здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной проблемой экологии и ей следует уделять пристальное внимание.

Список литературы