Строение атмосферы

Содержание

 

 

 

1. Строение атмосферы                                                           2
2. Химический состав атмосферы                                          3
3. Биологическая роль воздуха                                              4
4. Источники загрязнения атмосферы                                   6
5. Глобальные экономические проблемы атмосферы          8
6. Защита атмосферы от химического загрязнения            12

7. Список литературы                                                            14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

 

Словами «воздух» и «атмосфера»  обычно называют газовую оболочку, окружающую Землю. Общая масса воздуха  составляет 5,13Т0¹⁵т. Земная атмосфера подразделяется на слои в соответствии с их температурой

Самый ближний к поверхности Земли  слой называется тропосферой. Высота меняется в зависимости от местонахождения на Земле: над экватором она составляет 16—18 км, а над полюсами — 8—10 км. В слое тропосферы в основном и происходят все те явления, которые называют «погодой». Именно в этой части атмосферы образуются все осадки в виде дождей, формируются облака почти всех видов и возникает подавляющее число разновидностей гроз и штормов. По мере увеличения высоты температура в тропосфере понижается. Выше тропосферы располагается стратосфера. В стратосфере температура сначала сохраняется постоянной, но с определенного уровня начинает повышаться с высотой. В стратосфере сконцентрирована основная часть атмосферного озона, который и вызывает повышение температуры, так как поглощает ультрафиолетовые лучи Солнца. В наиболее высоких концентрациях озон находится на высоте 25—30 км. 11а высоте более 50 км oт поверхности Земли начинается мезосфера — зона, где температура опять понижается. На высоте более 80 км расположена термосфера, не имеющая определенной верхней границы. В этой зоне температура с высотой вновь возрастает. На высоте выше 400 км находится экзосфера.

По мере удаления от поверхности  Земли воздух становится все разреженнее, атмосферное давление снижается, 90% массы атмосферы сосредоточено  в пределах 16 км над земной поверхностью. Затруднение дыхания высоко в горах связано с уменьшением содержания кислорода во вдыхаемом воздухе. В тропосфере существуют различные формы жизни. Нижнюю часть тропосферы относят к биосфере. В контакте с тропосферой ведут свою жизнь обитатели суши.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

 

Химический состав чистого сухого воздуха в основном состоит из азота N₂ (78,08%), кислорода 0₂ (20,95 %), значительно меньшего количества инертного газа аргона Аг (0,93%) и еще меньшего — углекислого газа СО, (0,03%). Помимо этих постоянных компонентов воздуха, важным компонентом является также водяной пар, содержание которого меняется от 0 % в сухом воздухе до ~4 .% во влажном воздухе. Основная масса водяных паров содержится в нижних слоях (до 6 км) атмосферы, в стратосфере они практически отсутствуют. Все остальные имеющиеся и атмосфере газы содержатся лишь и заведенных количествах, составляющих в сумме 0,02%. Количество инертных газов (неона, гелии, криптона, ксенона) в воздухе колеблется от тысячных до миллионных долей процента. В атмосферном воздухе содержится также незначительное количество водорода.

Примесями атмосферного воздуха природного происхождения, образующимися в результате химических и биологических процессов, являются такие газообразные вещества, как аммиак, оксиды азота, метан, сероводород и др. Гниение органических веществ способствует поступлению в воздух сероводорода, аммиака. В результате брожения углеродистых веществ выделяется метан. Оксиды азота в небольших количествах образуются во время грозы при взаимодействии азота с кислородом.

Атмосферный воздух служит источником для получения таких промышленных газов, как аргон, диоксид углерода, азот и кислород. Гелий и водород в настоящее время получают из природного газа, жидких углеводородов и угля, т. е. ресурсов, которым угрожает возможное истощение. Потребность в резервах кислорода в атмосфере намного больше из-за естественных и искусственных процессов сгорания.

Время жизни следовых газов в  атмосфере колеблется от нескольких суток до 100 лет. Гак, в ряду 0₃, СО, СН₄, Н₂, N,0 время жизни возрастает.

Пылевые частицы от промышленных и природных  источников также оказываются весьма существенным компонентом воздуха, хотя обычно они присутствуют в относительно небольших количествах. Природными источниками пыли являются действующие вулканы, ветровая эрозия почв, биологические процессы (пыльца растений), лесные пожары, выносы с поверхностей морей и океанов, а также космическая пыль (поступление веществ из космического пространства).

В воздухе содержатся также микроорганизмы (бактерии, вирусы, плесневые грибки и др.). Патогенные микроорганизмы среди них встречаются редко и в ничтожных количествах, однако в воздухе закрытых помещений могут обнаруживаться возбудители инфекций.

 

 

 

 

 

 

 

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ВОЗДУХА

Наличие воздуха — это первое жизненно необходимое условие существования человека в окружающей среде. Вдыхаемый воздух доставляет в организм кислород, а выдыхаемый выводит из организма все газообразные продукты обмена. От качества воздуха зависит здоровье человека. Максимальное количество воздуха, проходящего через легкие человека за сутки, составляет 11 520 л, или соответственно 480 л/ч.

Кислород (O) с биологической точки зрения является важной составной частью воздуха. Без него жизнь на Земле невозможна, он необходим для дыхания растений, животных и человека. В больших количествах кислород расходуется в процессах окисления и горения. Одновременно происходят и обратные процессы, восстанавливающие нормальное содержание кислорода в атмосферном воздухе. Важнейший из этих процессов — фотосинтез, осуществляемый зелеными растениями на свету (в присутствии хлорофилла). Исходными веществами для него служат углекислый газ и вода. Растения, поглощая углекислый газ, расщепляют его, усваивая углерод для синтеза органических веществ. Освобождающийся кислород выделяется в атмосферу. За счет жизнедеятельности растений ежегодно в атмосферу выделяется -0,5 • 10'² трлн т кислорода.

Азот (N₂) является инертным разбавителем кислорода атмосферы. В чистом кислороде жизнь невозможна. Азот играет важную роль в биосфере. В виде органических соединений он содержится во всех организмах, входит в состав белков и нуклеиновых кислот, т. е. относится к жизненно важным элементам. Большинство организмов не способно усваивать свободный азот (N₂) из воздуха. В растения азот поступает из почвы с неорганическими веществами — солями аммония и нитратами. Животные усваивают органически связанный азот при потреблении растительной или животной пищей.

Вовлечсние атмосферного азота (N,) в биологический круговорот начинается с азотофиксиции — образования аммиака, а потом и других соединений азота (нитритов и нитратов) в результате деятельности почвенных и водных азотфиксирующих микроорганизмов:

В природных  условиях свободный азот фиксируют  сине-зеленые водоросли, а также азотобактерии, живущие в клубеньках на корнях ольхи, облепихи, белой акации, бобовых растений (соя, люцерна, горох, фасоль, клевер, земляные орехи). Процесс превращения азотсодержащих веществ в форму, пригодную для усвоения высшими растениями, называется нитрификацией.

Аммиак образуется не только при  фиксации атмосферного азота, но и выделяется также в процессе экскреции и  разложения растительных и животных организмов. В результате деятельности бактерий из него впоследствии образуются сначала нитриты, а попом нитраты.

Небиологическим путем химически  связанный азот образуется при электрических разрядах в атмосфере, а также при высоких температурах (выхлопные газы, выбросы промышленных предприятий). Оксид азота при взаимодействии с водой может образовывать азотную кислоту которая впоследствии дает нитраты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ

 

Природный химический состав воздуха  в естественных условиях изменяется очень незначительно. Однако в результате хозяйственной и производственной деятельности человека может происходить существенное изменение состава атмосферы. Особенно изменяется концентрация второстепенных газовых примесей (диоксида серы S0₂, оксидов азота N0 и N0₂, оксида углерода СО2, метана СН₄ и др.). Увеличивается также концентрация твердых взвешенных частиц. Происходит загрязнение атмосферного воздуха. Оно особенно проявляется в больших городах и промышленных центрах. Были случаи, когда люди теряли сознание вследствие отравления угарным газом (СО), попадая в районы интенсивного автомобильного движения. В результате сильного загрязнения воздуха центральные районы некоторых городов абсолютно непригодны для жилья.

К загрязнителям  воздуха относятся вещества, присутствующие в атмосфере в концентрациях, которые могут оказывать неблагоприятное воздействие на человека и окружающую среду. Большинство таких веществ, как диоксид серы, оксиды азота и другие, обычно присутствуют в атмосфере в низких (фоновых), не представляющих опасности концентрациях. Они образуются как в результате природных процессов, так и из антропогенных источников. Доля природных источников этих веществ значительно больше антропогенных.  Таким образом, к загрязнителям воздуха следует относить вещества в высоких (но сравнению с фоновыми значениями) концентрациях, которые возникают в результате химических и биологических процессов, используемых человеком.

В проблеме антропогенного (техногенного) изменения окружающей среды загрязнение атмосферы занимает особое место. Во-первых, это обусловлено тем, что увеличение концентрации некоторых газов, зачастую второстепенных, приводит к глобальным экологическим последствиям, как то: кислотные дожди (SO, NO, N0₂), разрушение озонового слоя (фреоны), парниковый эффект (С0₂, СН₄, фреоны, N₂0). Во-вторых, из-за высокой скорости движения воздушных масс выбросы вредных веществ могут переноситься в течение короткого времени на расстояния в сотни и тысячи километров. Это приводит к глобальному загрязнению других компонентов биосферы: поверхностных вод, почв, растительности. Кроме того, содержание в атмосфере различных веществ, в том числе токсичных, приводит к непосредственному быстрому попаданию их при дыхании в организм человека и к последующему накоплению в нем, ведь в сутки через легкие человека проходит 11,5 м³ воздуха.

Конечно, в атмосфере происходят фотохимические процессы, с помощью которых перерабатываются загрязняющие вещества и восстанавливается баланс. Однако за период с начала XX в. человек выбросил в атмосферу такое количество загрязнителей, что они уже нарушили природные процессы и равновесие в биосфере.

Основные антропогенные источники загрязнения это прежде веет производство энергии, автотранспорт, черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, предприятия по производству строительных материалов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АТМОСФЕРЫ

Увеличение концентрации некоторых  веществ в атмосфере Земли сопряжено с далеко идущими последствиями. Возможно возникновение экологических проблем мирового значения. К таким глобальным экологическим проблемам относятся парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные осадки.

Парниковый  эффект (глобальное потепление)

История глобального потепления. Гипотеза о возможном изменении климата при увеличении концентрации углекислого газа возникла давно — на рубеже XIX—XX вв. Уже около 100 лет ведутся регулярные наблюдения за климатом на Земле. Шведский физик-химик, лауреат Нобелевской премии  исследовал физическую природу парникового эффекта и некоторые свойства газов, сохраняющих тепло в атмосфере. В 1908 г. в своей книге «Образование миров» он писал: «Если бы содержание угольной кислоты (СО, — прим. авт.) в воздухе удвоилось, то температура земной поверхности повысилась бы на 4 °С». Но фактических и точных измерений содержания СО2 в атмосфере было сравнительно немного вплоть до первою Международного геофизического года (1957 г.). С этого времени стали проводиться систематические измерения в различных регионах мира, и эти измерении в течение ряда лет показали, что концентрация углекислого газа в воздухе возрастает.

По климатическим условиям 80-е  гг. XX в. были жаркими, что дало повод  ученым заявить, что «парниковый  эффект» уже ощутим. В 80-х it. наблюдались засухи, наводнения, ураганы как следствие потепления климата. Последующие 1990-е гг. тоже были очень жаркими.

В 1988 г. Организацией Объединенных Наций  была создана Межправительственная группа экспертов по проблемам изменения климата (IPCC), н которую вошли 300 ведущих ученых-климатологов мира.

На международной встрече в  Торонто (Канада) в 198« г. ученые и политики обсуждали пути возможного уменьшения выбросов углекислого газа.

Сорок девять ученых — лауреатов  Нобелевской премии — в 1990 г. заявили, что «глобальное потепление является наиболее серьезной экологической  угрозой XXI столетия, и только принимая меры уже сейчас, мы можем быть уверены, что грядущие поколения не столкнутся с этой угрозой».

Независимая международная экологическая  организация «Гринпис» в 1990 г. издала доклад «Глобальное потепление» (на русском языке книга опубликована в 1993 г. в изд-ве Ml У). Доклад написан ведущими учеными в области энергетики из CI11A, Великобритании, Швеции, Бразилии и Индии.