Sastav Zemljine atmosfere. Sastav i struktura atmosfere. Granica Zemljine atmosfere

Struktura i sastav Zemljine atmosfere, mora se reći, nisu uvijek bili konstantne vrijednosti u jednom ili drugom periodu razvoja naše planete. Danas je vertikalna struktura ovog elementa, koja ima ukupnu "debljinu" od 1,5-2,0 hiljada km, predstavljena sa nekoliko glavnih slojeva, uključujući:

  1. Troposfera.
  2. Tropopauza.
  3. Stratosfera.
  4. Stratopauza.
  5. Mezosfera i mezopauza.
  6. Termosfera.
  7. Egzosfera.

Osnovni elementi atmosfere

Troposfera je sloj u kojem se uočavaju jaka vertikalna i horizontalna kretanja; tu se formiraju vremenske prilike, sedimentne pojave i klimatski uslovi. Proteže se 7-8 kilometara od površine planete gotovo svuda, s izuzetkom polarnih područja (do 15 km tamo). U troposferi dolazi do postepenog pada temperature, otprilike za 6,4 °C sa svakim kilometrom nadmorske visine. Ovaj indikator se može razlikovati za različite geografske širine i godišnja doba.

Sastav Zemljine atmosfere u ovom dijelu predstavljen je sljedećim elementima i njihovim procentima:

Azot - oko 78 posto;

Kiseonik - skoro 21 posto;

Argon - oko jedan posto;

Ugljen-dioksid- manje od 0,05%.

Pojedinačna kompozicija do visine od 90 kilometara

Osim toga, ovdje možete pronaći prašinu, kapljice vode, vodenu paru, produkte sagorijevanja, kristale leda, morske soli, mnoge čestice aerosola, itd. Ovakav sastav Zemljine atmosfere posmatra se do otprilike devedeset kilometara visine, tako da je zrak približno isti po hemijskom sastavu, ne samo u troposferi, već iu gornjim slojevima. Ali tamo atmosfera ima fundamentalno drugačija fizička svojstva. Sloj koji ima opšti hemijski sastav naziva se homosfera.

Koji drugi elementi čine Zemljinu atmosferu? U procentima (po zapremini, na suvom vazduhu) gasovi kao što su kripton (oko 1,14 x 10 -4), ksenon (8,7 x 10 -7), vodonik (5,0 x 10 -5), metan (oko 1,7 x 10 -5) 4), azot oksid (5,0 x 10 -5) itd. U masenim procentima najviše navedenih komponenti su azot oksid i vodonik, zatim helijum, kripton itd.

Fizička svojstva različitih atmosferskih slojeva

Fizička svojstva troposfere usko su povezana s njenom blizinom površini planete. Odavde se reflektirana sunčeva toplina u obliku infracrvenih zraka usmjerava natrag prema gore, uključujući procese provodljivosti i konvekcije. Zbog toga temperatura opada sa udaljavanjem od zemljine površine. Ovaj fenomen se opaža do visine stratosfere (11-17 kilometara), zatim temperatura postaje gotovo nepromijenjena do 34-35 km, a zatim temperatura ponovo raste do visine od 50 kilometara (gornja granica stratosfere) . Između stratosfere i troposfere nalazi se tanak srednji sloj tropopauze (do 1-2 km), gdje se stalne temperature primjećuju iznad ekvatora - oko minus 70 ° C i ispod. Iznad polova, tropopauza se ljeti „zagrije“ na minus 45°C, zimi se temperature ovdje kreću oko -65°C.

Gasni sastav Zemljine atmosfere uključuje tako važan element kao što je ozon. Na površini ga ima relativno malo (deset do minus šesti stepen od jednog procenta), budući da se gas formira pod uticajem sunčeve svetlosti iz atomskog kiseonika u gornji dijelovi atmosfera. Konkretno, najviše ozona ima na nadmorskoj visini od oko 25 km, a cijeli „ozonski ekran“ nalazi se na područjima od 7-8 km na polovima, od 18 km na ekvatoru i do pedesetak kilometara ukupno iznad površine planete.

Atmosfera štiti od sunčevog zračenja

Sastav vazduha Zemljine atmosfere igra veoma važnu ulogu u očuvanju života, jer pojedini hemijski elementi i sastavi uspešno ograničavaju pristup sunčevog zračenja zemljinoj površini i ljudima, životinjama i biljkama koje na njoj žive. Na primjer, molekuli vodene pare efikasno apsorbuju gotovo sve opsege infracrvenog zračenja, sa izuzetkom dužina u rasponu od 8 do 13 mikrona. Ozon apsorbuje ultraljubičasto zračenje do talasne dužine od 3100 A. Bez svog tankog sloja (samo 3 mm u prosjeku ako se nalazi na površini planete), samo voda na dubini većoj od 10 metara i podzemne pećine u kojima sunčevo zračenje ne djeluje domet može biti naseljen. .

Nula Celzijusa na stratopauzi

Između sljedeća dva nivoa atmosfere, stratosfere i mezosfere, nalazi se izvanredan sloj – stratopauza. Približno odgovara visini maksimuma ozona, a temperatura je ovdje relativno ugodna za ljude - oko 0°C. Iznad stratopauze, u mezosferi (počinje negdje na visini od 50 km i završava na nadmorskoj visini od 80-90 km), opet se opaža pad temperature sa povećanjem udaljenosti od Zemljine površine (na minus 70-80 °C ). Meteori obično potpuno izgore u mezosferi.

U termosferi - plus 2000 K!

Hemijski sastav Zemljine atmosfere u termosferi (počinje nakon mezopauze sa visina od oko 85-90 do 800 km) određuje mogućnost pojave takvog fenomena kao što je postepeno zagrijavanje slojeva vrlo razrijeđenog "vazduha" pod utjecajem sunčevog zračenja. . U ovom dijelu "vazdušnog pokrivača" planete temperature se kreću od 200 do 2000 K, koje se dobijaju ionizacijom kiseonika (iznad 300 km nalazi se atomski kiseonik), kao i rekombinacijom atoma kiseonika u molekule , popraćeno izdanjem velika količina toplota. Termosfera je mjesto gdje se pojavljuju aurore.

Iznad termosfere nalazi se egzosfera - vanjski sloj atmosfere, iz kojeg svjetlosni i brzo pokretni atomi vodika mogu pobjeći u svemir. Hemijski sastav Zemljine atmosfere ovdje je uglavnom predstavljen pojedinačnim atomima kisika u donjim slojevima, atomima helija u srednjim slojevima i gotovo isključivo atomima vodika u gornjim slojevima. Ovdje oni dominiraju visoke temperature- oko 3000 K i nema atmosferskog pritiska.

Kako je nastala Zemljina atmosfera?

Ali, kao što je gore spomenuto, planeta nije uvijek imala takav sastav atmosfere. Ukupno postoje tri koncepta porijekla ovog elementa. Prva hipoteza sugerira da je atmosfera uzeta kroz proces akrecije iz protoplanetarnog oblaka. Međutim, danas je ova teorija podložna značajnim kritikama, jer je takvu primarnu atmosferu trebao uništiti solarni "vjetar" sa zvijezde u našem planetarnom sistemu. Osim toga, pretpostavlja se da se hlapljivi elementi ne bi mogli zadržati u zoni formiranja planeta prema vrsti zemaljska grupa zbog previsokih temperatura.

Sastav Zemljine primarne atmosfere, kako sugerira druga hipoteza, mogao je nastati uslijed aktivnog bombardiranja površine asteroidima i kometama koje su stizale iz okolnog područja. Solarni sistem u ranim fazama razvoja. Prilično je teško potvrditi ili opovrgnuti ovaj koncept.

Eksperimentišite na IDG RAS

Najvjerojatnija se čini treća hipoteza, koja vjeruje da je atmosfera nastala kao rezultat oslobađanja plinova iz omotača zemljine kore prije otprilike 4 milijarde godina. Ovaj koncept je testiran na Institutu za geografiju Ruske akademije nauka tokom eksperimenta pod nazivom "Carev 2", kada je uzorak supstance meteorskog porekla zagrejan u vakuumu. Tada je zabeleženo oslobađanje gasova kao što su H 2, CH 4, CO, H 2 O, N 2 itd. Stoga su naučnici s pravom pretpostavili da hemijski sastav primarne atmosfere Zemlje uključuje vodu i ugljen-dioksid, fluorovodonik ( HF), gas ugljični monoksid (CO), sumporovodik (H 2 S), jedinjenja azota, vodonik, metan (CH 4), para amonijaka (NH 3), argon itd. U formiranju je učestvovala vodena para iz primarne atmosfere. hidrosfere, ugljični dioksid je u većoj mjeri bio u vezanom stanju u organskim tvarima i stijenama, dušik je prešao u sastav modernog zraka, a također opet u sedimentne stijene i organske tvari.

Sastav Zemljine primarne atmosfere ne bi dozvolio da savremeni ljudi u njoj postoje aparat za disanje, pošto tada nije bilo kiseonika u potrebnim količinama. Ovaj element se pojavio u značajnim količinama prije milijardu i pol godina, a vjeruje se da je povezan s razvojem procesa fotosinteze u plavo-zelenim i drugim algama, koje su najstariji stanovnici naše planete.

Minimum kiseonika

Da je sastav Zemljine atmosfere u početku bio gotovo bez kisika, govori činjenica da se u najstarijim (katarhejskim) stijenama nalazi lako oksidirani, ali ne i oksidirani grafit (ugljik). Kasnije su se pojavile takozvane trakaste željezne rude, koje su uključivale slojeve obogaćenih željeznih oksida, što znači pojavu na planeti moćnog izvora kisika u molekularnom obliku. Ali ovi su elementi pronađeni samo povremeno (možda su se iste alge ili drugi proizvođači kisika pojavili na malim otocima u anoksičnoj pustinji), dok je ostatak svijeta bio anaeroban. Ovo posljednje potkrepljuje i činjenica da je lako oksidirani pirit pronađen u obliku kamenčića obrađenih strujom bez tragova hemijske reakcije. Kako tekuće vode ne mogu biti loše aerirane, razvilo se mišljenje da je atmosfera prije kambrija sadržavala manje od jedan posto današnjeg sastava kisika.

Revolucionarna promjena u sastavu zraka

Otprilike sredinom proterozoika (prije 1,8 milijardi godina) dogodila se “revolucija kisika” kada je svijet prešao na aerobno disanje, tokom kojeg se 38 može dobiti iz jednog molekula hranjive tvari (glukoze), a ne dva (kao kod anaerobno disanje) jedinice energije. Sastav Zemljine atmosfere, u smislu kiseonika, počeo je da prelazi jedan odsto savremenog i počeo je da nastaje ozonski sloj, štiteći organizme od zračenja. Od nje su se, na primjer, tako drevne životinje kao što su trilobiti "sakrile" ispod debelih školjki. Od tada do našeg vremena, sadržaj glavnog "respiratornog" elementa se postepeno i polako povećavao, osiguravajući raznolikost razvoja životnih oblika na planeti.

Debljina atmosfere je otprilike 120 km od površine Zemlje. Ukupna masa vazduha u atmosferi je (5,1-5,3) 10 18 kg. Od toga je masa suvog vazduha 5,1352 ±0,0003 10 18 kg, ukupna masa vodene pare je u proseku 1,27 10 16 kg.

Tropopauza

Prijelazni sloj iz troposfere u stratosferu, sloj atmosfere u kojem se zaustavlja smanjenje temperature sa visinom.

Stratosfera

Sloj atmosfere koji se nalazi na nadmorskoj visini od 11 do 50 km. Karakterizira ga blaga promjena temperature u sloju od 11-25 km (donji sloj stratosfere) i povećanje temperature u sloju od 25-40 km od -56,5 do 0,8 ° (gornji sloj stratosfere ili inverziona regija). Nakon dostizanja vrijednosti od oko 273 K (skoro 0 °C) na visini od oko 40 km, temperatura ostaje konstantna do visine od oko 55 km. Ovo područje konstantna temperatura naziva se stratopauza i predstavlja granicu između stratosfere i mezosfere.

Stratopauza

Granični sloj atmosfere između stratosfere i mezosfere. U vertikalnoj raspodjeli temperature postoji maksimum (oko 0 °C).

Mezosfera

Zemljina atmosfera

Granica Zemljine atmosfere

Termosfera

Gornja granica je oko 800 km. Temperatura se penje na nadmorske visine od 200-300 km, gdje dostiže vrijednosti od reda od 1500 K, nakon čega ostaje gotovo konstantna do velikih visina. Pod uticajem ultraljubičastog i rendgenskog sunčevog zračenja i kosmičkog zračenja dolazi do jonizacije vazduha (“aurore”) - glavni delovi jonosfere leže unutar termosfere. Na visinama iznad 300 km prevladava atomski kiseonik. Gornja granica termosfere je u velikoj mjeri određena trenutnom aktivnošću Sunca. U periodima niske aktivnosti - na primjer, 2008-2009 - primetno je smanjenje veličine ovog sloja.

Termopauza

Područje atmosfere u blizini termosfere. U ovoj regiji, apsorpcija sunčevog zračenja je zanemarljiva i temperatura se zapravo ne mijenja s visinom.

Egzosfera (sfera raspršivanja)

Do visine od 100 km atmosfera je homogena, dobro izmiješana mješavina plinova. U višim slojevima distribucija plinova po visini ovisi o njihovoj molekularnoj težini; koncentracija težih plinova opada brže s udaljenosti od Zemljine površine. Zbog smanjenja gustine gasa, temperatura pada sa 0 °C u stratosferi na -110 °C u mezosferi. Međutim, kinetička energija pojedinačnih čestica na visinama od 200-250 km odgovara temperaturi od ~150 °C. Iznad 200 km, primjećuju se značajne fluktuacije temperature i gustine gasa u vremenu i prostoru.

Na visini od oko 2000-3500 km egzosfera se postepeno pretvara u tzv. blizu svemirskog vakuuma, koji je ispunjen vrlo razrijeđenim česticama međuplanetarnog plina, uglavnom atomima vodonika. Ali ovaj plin predstavlja samo dio međuplanetarne materije. Drugi dio čine čestice prašine kometnog i meteorskog porijekla. Pored izuzetno razrijeđenih čestica prašine, u ovaj prostor prodire elektromagnetno i korpuskularno zračenje solarnog i galaktičkog porijekla.

Troposfera čini oko 80% mase atmosfere, stratosfera - oko 20%; masa mezosfere nije veća od 0,3%, termosfera je manja od 0,05% ukupne mase atmosfere. Na osnovu električnih svojstava u atmosferi razlikuju se neutronosfera i jonosfera. Trenutno se vjeruje da se atmosfera prostire na nadmorskoj visini od 2000-3000 km.

U zavisnosti od sastava gasa u atmosferi, oni emituju homosfera I heterosfera. Heterosfera- Ovo je oblast u kojoj gravitacija utiče na odvajanje gasova, jer je njihovo mešanje na takvoj visini zanemarljivo. To implicira promjenjiv sastav heterosfere. Ispod njega leži dobro izmiješan, homogen dio atmosfere, nazvan homosfera. Granica između ovih slojeva naziva se turbopauza, nalazi se na nadmorskoj visini od oko 120 km.

Fiziološka i druga svojstva atmosfere

Već na nadmorskoj visini od 5 km, neobučena osoba počinje iskusiti gladovanje kisikom i bez adaptacije, performanse osobe su značajno smanjene. Ovdje se završava fiziološka zona atmosfere. Ljudsko disanje postaje nemoguće na visini od 9 km, iako do otprilike 115 km atmosfera sadrži kisik.

Atmosfera nas opskrbljuje kisikom neophodnim za disanje. Međutim, zbog pada ukupnog pritiska atmosfere, kako se dižete na visinu, parcijalni pritisak kiseonika se shodno tome smanjuje.

U razrijeđenim slojevima zraka širenje zvuka je nemoguće. Do visina od 60-90 km još uvijek je moguće koristiti otpor zraka i podizanje za kontrolirani aerodinamički let. Ali počevši od visina od 100-130 km, koncepti M broja i zvučne barijere, poznati svakom pilotu, gube značenje: prolazi konvencionalna Karmanova linija, iza koje počinje područje čisto balističkog leta, koje može samo kontrolirati pomoću reaktivnih sila.

Na visinama iznad 100 km atmosfera je lišena još jednog izuzetnog svojstva - sposobnosti da apsorbuje, provodi i prenosi toplotnu energiju konvekcijom (tj. miješanjem zraka). To znači da različiti elementi opreme na orbitalnoj svemirskoj stanici neće moći da se hlade spolja na isti način kao što se to obično radi u avionu - uz pomoć vazdušnih mlaznica i vazdušnih radijatora. Na ovoj visini, kao i općenito u svemiru, jedini način prijenosa topline je toplinsko zračenje.

Istorija nastanka atmosfere

Prema najčešćoj teoriji, Zemljina atmosfera je tokom vremena bila tri puta. razne kompozicije. U početku se sastojao od lakih gasova (vodonik i helijum) uhvaćenih iz međuplanetarnog prostora. Ovo je tzv primarna atmosfera(prije oko četiri milijarde godina). U sljedećoj fazi, aktivna vulkanska aktivnost dovela je do zasićenja atmosfere drugim plinovima osim vodonika (ugljični dioksid, amonijak, vodena para). Ovako je nastala sekundarna atmosfera(oko tri milijarde godina prije današnjeg dana). Ova atmosfera je bila obnavljajuća. Nadalje, proces formiranja atmosfere određen je sljedećim faktorima:

  • curenje lakih gasova (vodonik i helijum) u međuplanetarni prostor;
  • hemijske reakcije koje se dešavaju u atmosferi pod uticajem ultraljubičastog zračenja, pražnjenja groma i nekih drugih faktora.

Postepeno su ovi faktori doveli do formiranja tercijarne atmosfere, koju karakterizira mnogo manji sadržaj vodika i mnogo veći sadržaj dušika i ugljičnog dioksida (nastalih kao rezultat kemijskih reakcija iz amonijaka i ugljikovodika).

Nitrogen

Formiranje velike količine dušika N2 posljedica je oksidacije atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom O2, koji je počeo dolaziti s površine planete kao rezultat fotosinteze, počevši prije 3 milijarde godina. Dušik N2 se također oslobađa u atmosferu kao rezultat denitrifikacije nitrata i drugih spojeva koji sadrže dušik. Azot se oksidira ozonom u NO in gornjih slojeva atmosfera.

Azot N 2 reaguje samo pod određenim uslovima (na primer, tokom pražnjenja groma). Oksidacija molekularnog azota ozonom tokom električnih pražnjenja u malim količinama koristi se u industrijska proizvodnja azotna đubriva. Cijanobakterije (plavo-zelene alge) i bakterije kvržice koje formiraju rizobijalnu simbiozu sa mahunarkama, tzv., mogu je uz malu potrošnju energije oksidirati i pretvoriti u biološki aktivan oblik. zeleno đubrivo.

Kiseonik

Sastav atmosfere počeo se radikalno mijenjati pojavom živih organizama na Zemlji, kao rezultat fotosinteze, praćene oslobađanjem kisika i apsorpcijom ugljičnog dioksida. U početku se kiseonik trošio na oksidaciju redukovanih jedinjenja – amonijaka, ugljovodonika, željeznog oblika gvožđa sadržanog u okeanima, itd. Na kraju ove faze, sadržaj kiseonika u atmosferi počeo je da raste. Postepeno se formirala moderna atmosfera sa oksidativnim svojstvima. Budući da je to izazvalo ozbiljne i nagle promjene u mnogim procesima u atmosferi, litosferi i biosferi, ovaj događaj je nazvan kisikovom katastrofom.

Plemeniti gasovi

Zagađenje zraka

Nedavno su ljudi počeli da utiču na evoluciju atmosfere. Rezultat njegovih aktivnosti je konstantno značajno povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi zbog sagorijevanja ugljikovodičnih goriva akumuliranih u prethodnim geološkim erama. Ogromne količine CO 2 troše se tokom fotosinteze i apsorbuju ga svjetski okeani. Ovaj plin ulazi u atmosferu zbog raspadanja karbonatnih stijena i organskih tvari biljnog i životinjskog porijekla, kao i zbog vulkanizma i ljudske industrijske aktivnosti. U proteklih 100 godina, sadržaj CO 2 u atmosferi porastao je za 10%, pri čemu najveći dio (360 milijardi tona) dolazi od sagorijevanja goriva. Ako se nastavi stopa rasta sagorijevanja goriva, onda će se u sljedećih 200-300 godina količina CO 2 u atmosferi udvostručiti i mogla bi dovesti do globalnih klimatskih promjena.

Sagorevanje goriva je glavni izvor zagađujućih gasova (CO, SO2). Sumpor dioksid se oksidira kisikom iz atmosfere do SO 3 u gornjim slojevima atmosfere, koji zauzvrat stupa u interakciju s vodom i parom amonijaka, te rezultirajućom sumpornom kiselinom (H 2 SO 4) i amonijevim sulfatom ((NH 4) 2 SO 4 ) se vraćaju na površinu Zemlje u obliku tzv. kisela kiša. Upotreba motora sa unutrašnjim sagorevanjem dovodi do značajnog zagađenja atmosfere azotnim oksidima, ugljovodonicima i jedinjenjima olova (tetraetil olovo Pb(CH 3 CH 2) 4)).

Zagađenje atmosfere aerosolom uzrokovano je kako prirodnim uzrocima (erupcije vulkana, oluje prašine, unošenje kapi morske vode i biljnog polena, itd.), tako i ljudskim ekonomskim aktivnostima (vađenje ruda i građevinskih materijala, sagorijevanje goriva, proizvodnja cementa itd.). ). Intenzivna emisija velikih razmjera čvrstih čestica u atmosferu je jedna od njih mogući razlozi promjene klime na planeti.

vidi takođe

  • Jacchia (model atmosfere)

Bilješke

Linkovi

Književnost

  1. V. V. Parin, F. P. Kosmolinsky, B. A. Dushkov„Svemirska biologija i medicina“ (2. izdanje, revidirano i prošireno), M.: „Prosveščenije“, 1975, 223 str.
  2. N. V. Gusakova“Environmental Chemistry”, Rostov na Donu: Phoenix, 2004, 192 sa ISBN 5-222-05386-5
  3. Sokolov V. A. Geohemija prirodnih gasova, M., 1971;
  4. McEwen M., Phillips L. Atmosferska hemija, M., 1978;
  5. Wark K., Warner S. Zagađenje zraka. Izvori i kontrola, prev. s engleskog, M.. 1980;
  6. Praćenje pozadinskog zagađenja prirodne sredine. V. 1, L., 1982.

Wikimedia fondacija. 2010.

Pogledajte šta je "Zemljina atmosfera" u drugim rječnicima:

    Zemljina atmosfera- Zemljina atmosfera. Vertikalna raspodjela temperature i gustine. ATMOSFERA ZEMLJE, vazdušna sredina oko Zemlje, koja se rotira sa njom; masa oko 5,15´1015 tona Sastav vazduha (po zapremini) na površini Zemlje: 78,1% azota, 21% kiseonika, ... ... Ilustrovani enciklopedijski rječnik

Sastav Zemlje. Zrak

Vazduh je mehanička mešavina raznih gasova koji čine Zemljinu atmosferu. Vazduh je neophodan za disanje živi organizmi, ima široku primenu u industriji.

Činjenica da je zrak mješavina, a ne homogena supstanca, dokazana je tokom eksperimenata škotskog naučnika Josepha Blacka. Tokom jedne od njih, naučnik je otkrio da kada se bijeli magnezijum (magnezijum karbonat) zagreje, oslobađa se „vezani vazduh“, odnosno ugljen-dioksid i nastaje izgoreni magnezijum (magnezijum oksid). Prilikom sagorijevanja krečnjaka, naprotiv, uklanja se "vezani zrak". Na osnovu ovih eksperimenata, naučnik je zaključio da je razlika između ugljen-dioksida i kaustičnih alkalija u tome što prva sadrži ugljen-dioksid, koji je jedan od komponente zrak. Danas znamo da pored ugljičnog dioksida, sastav zemaljskog zraka uključuje:

Odnos gasova u zemljinoj atmosferi naveden u tabeli je tipičan za njene niže slojeve, do visine od 120 km. U ovim područjima leži dobro izmiješana, homogena regija koja se zove homosfera. Iznad homosfere leži heterosfera, koju karakteriše razlaganje molekula gasa na atome i ione. Regije su odvojene jedna od druge turbo pauzom.

Hemijska reakcija u kojoj se molekule razlažu na atome pod utjecajem sunčevog i kosmičkog zračenja naziva se fotodisocijacija. Raspadom molekularnog kiseonika nastaje atomski kiseonik, koji je glavni gas u atmosferi na visinama iznad 200 km. Na visinama iznad 1200 km počinju da prevladavaju vodonik i helijum, koji su najlakši od gasova.

Budući da je najveći dio zraka koncentrisan u 3 niža atmosferska sloja, promjene u sastavu zraka na visinama iznad 100 km nemaju primjetan uticaj na ukupni sastav atmosfere.

Azot je najčešći gas, koji čini više od tri četvrtine zapremine vazduha na Zemlji. Moderni dušik je nastao oksidacijom rane atmosfere amonijak-vodik molekularnim kisikom, koji nastaje tokom fotosinteze. Trenutno male količine dušika ulaze u atmosferu kao rezultat denitrifikacije – procesa redukcije nitrata u nitrite, nakon čega slijedi stvaranje plinovitih oksida i molekularnog dušika, koji proizvode anaerobni prokarioti. Dio dušika ulazi u atmosferu tokom vulkanskih erupcija.

U gornjim slojevima atmosfere, kada je izložen električnim pražnjenjima uz učešće ozona, molekularni dušik se oksidira u dušikov monoksid:

N 2 + O 2 → 2NO

IN normalnim uslovima Monoksid odmah reagira s kisikom i formira dušikov oksid:

2NO + O 2 → 2N 2 O

Azot je neophodan hemijski element zemljina atmosfera. Azot je dio proteina i osigurava mineralnu ishranu biljaka. Određuje brzinu biohemijskih reakcija i igra ulogu razblaživača kiseonika.

Drugi najčešći gas u Zemljinoj atmosferi je kiseonik. Formiranje ovog plina povezano je s fotosintetskom aktivnošću biljaka i bakterija. I što su fotosintetski organizmi postajali raznovrsniji i brojniji, to je proces sadržaja kiseonika u atmosferi postajao značajniji. Mala količina teškog kiseonika se oslobađa tokom degazacije plašta.

U gornjim slojevima troposfere i stratosfere, pod uticajem ultraljubičastog sunčevog zračenja (označavamo ga kao hν), nastaje ozon:

O 2 + hν → 2O

Kao rezultat istog ultraljubičastog zračenja, ozon se razgrađuje:

O 3 + hν → O 2 + O

O 3 + O → 2O 2

Kao rezultat prve reakcije nastaje atomski kisik, a kao rezultat druge nastaje molekularni kisik. Sve 4 reakcije nazivaju se „Čepmanov mehanizam“, nazvan po britanskom naučniku Sidniju Čepmanu koji ih je otkrio 1930. godine.

Kiseonik se koristi za disanje živih organizama. Uz njegovu pomoć dolazi do procesa oksidacije i sagorijevanja.

Ozon služi za zaštitu živih organizama od ultraljubičastog zračenja, koje uzrokuje ireverzibilne mutacije. Najveća koncentracija ozona uočena je u donjoj stratosferi unutar tzv. ozonski omotač ili ozonski ekran, koji leži na nadmorskoj visini od 22-25 km. Sadržaj ozona je mali: pri normalnom pritisku sav ozon u Zemljinoj atmosferi zauzimao bi sloj debljine samo 2,91 mm.

Formiranje trećeg najčešćeg gasa u atmosferi, argona, kao i neona, helijuma, kriptona i ksenona, povezuje se sa vulkanskim erupcijama i raspadom radioaktivnih elemenata.

Konkretno, helijum je proizvod radioaktivnog raspada uranijuma, torija i radijuma: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (u ovim reakcijama α-čestica je jezgro helijuma, koje u toku procesa gubitka energije hvata elektrone i postaje 4 He).

Argon nastaje tokom raspada radioaktivnog izotopa kalijuma: 40 K → 40 Ar + γ.

Neon bježi iz magmatskih stijena.

Kripton nastaje kao krajnji proizvod raspada uranijuma (235 U i 238 U) i torija Th.

Glavnina atmosferskog kriptona nastala je u ranim fazama evolucije Zemlje kao rezultat raspada transuranskih elemenata sa fenomenalno kratkim poluraspadom ili je došla iz svemira, gdje je sadržaj kriptona deset miliona puta veći nego na Zemlji.

Ksenon je rezultat fisije uranijuma, ali najveći dio ovog plina ostaje iz ranih faza formiranja Zemlje, iz primordijalne atmosfere.

Ugljični dioksid ulazi u atmosferu kao rezultat vulkanskih erupcija i prilikom raspadanja organske tvari. Njegov sadržaj u atmosferi srednjih geografskih širina Zemlje uvelike varira u zavisnosti od godišnjih doba: zimi se količina CO 2 povećava, a ljeti smanjuje. Ova fluktuacija je povezana s aktivnošću biljaka koje koriste ugljični dioksid u procesu fotosinteze.

Vodik nastaje kao rezultat razgradnje vode sunčevim zračenjem. Ali, budući da je najlakši od plinova koji čine atmosferu, on neprestano isparava u svemir, pa je stoga njegov sadržaj u atmosferi vrlo mali.

Vodena para je rezultat isparavanja vode sa površine jezera, rijeka, mora i kopna.

Koncentracija glavnih gasova u nižim slojevima atmosfere, sa izuzetkom vodene pare i ugljen-dioksida, je konstantna. U malim količinama atmosfera sadrži sumporov oksid SO 2, amonijak NH 3, ugljen monoksid CO, ozon O 3, hlorovodonik HCl, fluorovodonik HF, azot monoksid NO, ugljovodonike, pare žive Hg, jod I 2 i mnoge druge. U donjem atmosferskom sloju, troposferi, uvijek se nalazi velika količina suspendiranih čvrstih i tekućih čestica.

Izvori čestica u Zemljinoj atmosferi uključuju vulkanske erupcije, polen, mikroorganizme i, u novije vrijeme, ljudske aktivnosti, kao što je sagorijevanje fosilnih goriva tokom proizvodnje. Najsitnije čestice prašine, koje su jezgra kondenzacije, uzrokuju stvaranje magle i oblaka. Bez čestica koje su stalno prisutne u atmosferi, padavine ne bi padale na Zemlju.

Aspekti zaštite životne sredine

Zaštita životne sredine – zbir uslova pod kojima se ostvaruje naučno utemeljeno ograničavanje ili otklanjanje štetnosti privrednih aktivnosti na život stanovništva i kvalitet životne sredine.

Bezbednost životne sredine postiže se sistemom mera (prognoza, planiranje, priprema za realizaciju kompleksa). preventivne mjere), obezbeđivanje minimalnog nivoa štetnih uticaja prirode i tehnološkim procesima njegov razvoj na sredstva za život i zdravlje ljudi (ljudi) uz održavanje tempa ekonomskog razvoja.

Kvalitetu okoliša čini kvalitet pojedinca komponente prirode(atmosferski vazduh, klima, prirodne vode, zemljišni pokrivač, itd.), kućni predmeti(proizvodnja, stanovanje, javni sadržaji) i socio-ekonomski uslovi(nivo prihoda, obrazovanje).

U sadašnjoj fazi istorijski razvoj Uobičajeno je razlikovati dva oblika interakcije između društva i prirode:

ekonomski– potrošnja prirodnih resursa;

životne sredine– zaštita prirodne sredine u cilju očuvanja ljudi i njihovog prirodnog staništa.

Čovjek se, trošeći okolišne resurse da zadovolji svoje materijalne i duhovne potrebe, mijenja prirodno okruženje, što počinje da utiče na samu osobu. Negativne antropogene aktivnosti se manifestuju u tri glavna pravca:

· zagađenje životne sredine -proces unošenja u životnu sredinu ili pojavu u njoj novih, obično nekarakterističnih agenasa koji negativno utiču na njegove komponente.

Postoje tri vrste zagađenja: fizičko (sunčevo zračenje, elektromagnetno zračenje itd.), hemijske (aerosoli, teški metali itd.), biološke (bakteriološke, mikrobiološke). Svaka vrsta zagađenja ima karakterističan i specifičan izvor zagađenja. Izvor zagađenja – prirodni ili ekonomski objekat koji je početak ulaska zagađivača u okruženje. Razlikovati prirodno I antropogena izvori zagađenja. Antropogeni protok ekotoksikanata u okoliš prevladava nad prirodnim (50-80%) i samo je u nekim slučajevima uporediv s njim;

· iscrpljivanje prirodnih resursa;

· uništavanje prirodne sredine.

Razmjere ljudskog utjecaja na prirodu su postale savremenim uslovima planetarni, a po kvantitativnom učinku ljudska aktivnost prevazilazi mnoge prirodne procese, što dovodi do teških ekološke posljedice. Antropogeni uticaj proteže se na sve najvažnije komponente biosfere: atmosferu, hidrosferu, litosferu. Pređimo na njihove detaljne karakteristike.

I. Promjene u stanju atmosfere.

Atmosfera – gasoviti omotač planete koji dostiže visinu od 1000 km. Iza ove udaljenosti, atmosfera se razrjeđuje i postepeno prelazi u svemir. Atmosfera osigurava respiratornu funkciju svih živih organizama; određuje opći toplinski režim površine planete; štiti od štetnog kosmičkog i ultraljubičastog zračenja Sunca. Atmosferska cirkulacija utiče na lokalne klimatske uslove, a preko njih i na režim rijeka, posredno na vegetacijski pokrivač i procese formiranja reljefa.

Stručnjaci koji proučavaju atmosferu identificiraju nekoliko zona u njoj, smještenih na različitim visinama od Zemlje, ovisno o njihovoj temperaturi (Sl.).

Troposfera Najbliži sloj Zemljinoj površini, njegova visina je 9-16 km. U ovom sloju se javljaju pojave koje nazivamo vremenom.

Stratosfera– sloj koji doseže visinu od 45-50 km. Tu se koncentriše najveći dio atmosferskog ozona (20-25 km), koji ima izuzetno važan biološki značaj - zaštitu živih organizama od kratkotalasnog ultraljubičastog zračenja.

Mezosfera– sloj koji se nalazi na nadmorskoj visini od 50-80 km od površine zemlje. Ovaj sloj karakteriše brz pad temperature, pa na njegovoj gornjoj granici temperatura može dostići – 100 o C.

Termosfera počinje na nadmorskoj visini većoj od 80 km, njegova gornja granica doseže 600-800 km. Ovo je područje letova umjetnih Zemljinih satelita i interkontinentalnih balističkih projektila. Donju granicu termosfere karakteriše kontinuirano povećanje temperature, dostižući +250 o C. Najvažnije fizička karakteristika ovaj sloj je povećana jonizacija, tj. Dostupnost veliki iznos električno inficirane čestice, što omogućava promatranje aurore.

Egzosfera– spoljni sloj atmosfere. Odavde se atmosferski gasovi raspršuju u svemir. Egzosfera se razlikuje od svemira po prisustvu velikog broja slobodnih elektrona koji formiraju gornje radijacijske pojaseve Zemlje.

Iako su procesi koji se odvijaju u zemljinoj atmosferi izuzetno složeni, on hemijski sastav relativno homogeno:

dušik (N 2) – 78,1%

· kiseonik (O 2) – 20,95%

Argon (Ar) – 0,9%

· ugljen dioksid (CO 2) – 0,03%

· vodonik (H 2), helijum (He), neon (Ne) i drugi gasovi – 1,8*10 -4%.

Atmosfera ima moćnu sposobnost samopročišćavanja. Međutim, prelazeći granice ove sposobnosti, ljudska aktivnost mijenja postojeću ravnotežu u prirodi. Najviše ekološki negativne posljedice ljudska aktivnost se manifestuje u zagađenju prirodnih materija.

1. Zagađenje zraka– predstavlja promjenu fizičkog hemijski sastav vazduh, koji ugrožava zdravlje i život ljudi, kao i prirodna staništa.

U ekološkoj literaturi zagađivači se nazivaju Zagađivači(ekotoksikanti). Stepen zagađenosti vazduha se procenjuje pomoću dve glavne grupe ekotoksikanata:

a) kancerogeni– benz(a)piren, benzen, formaldehid (čiji su izvor izduvni gasovi vozila), kao i olovo, kadmijum, nikl, hrom, arsen, ugljen-disulfid, azbest, supstance koje sadrže hlor (rezultat proizvodnih aktivnosti) . Karcinogeneza je sposobnost metala da prodre u ćeliju i reaguje sa molekulom DNK, što dovodi do hromozomskih abnormalnosti ćelije.

b) ne-kancerogene supstance– oksidi dušika, ugljika, sumpora, ozona, prašine i čestica čađi. Najčešći i široko kontrolirani zagađivači, od kojih se, prema UNEP-u, godišnje ispusti do 25 milijardi tona, uključuju:

· sumpor dioksid i čestice prašine – 200 miliona tona godišnje;

· oksidi azota (N x O y) – 60 miliona tona godišnje;

· ugljični oksidi (CO i CO 2) – 8000 miliona tona godišnje;

· ugljovodonici (C x H y) – 80 miliona tona/god.

Posljednjih decenija nagomilala se dima i magla nad industrijskim centrima i velikim gradovima tzv smog(od engleskog smoke - dim i fog - magla). Njegova struktura se može podijeliti na tri nivoa:

· donji, koji leži između kuća, nastaje ispuštanjem izduvnih gasova vozila i podignute prašine;

· srednji, napajan dimom sistema grijanja, nalazi se iznad kuća na visini od 20-30 metara;

· visoka, na udaljenosti od 50-100 metara od površine zemlje, sastoji se od ispuštanja iz industrijskih preduzeća.

Smog otežava disanje i doprinosi razvoju stresnih reakcija. Posebno je opasan za bolesne, starije osobe i malu djecu. (Londonski smog 1951. izazvao je smrt 3,5 hiljada ljudi od egzacerbacije plućnih, srčanih bolesti i direktnog trovanja za dvije sedmice. Rurska regija 1962. Umrlo je 156 ljudi za tri dana).

Glavne komponente fotohemijski smog su dušikovi oksidi (NO 2, N 2 O) i ugljovodonici. Interakcija sunčeve svjetlosti sa ovim zagađivačima, koncentrisanim u blizini površine zemlje, dovodi do stvaranja ozona, peroksiacetil nitrata (PAN) i drugih supstanci sličnih svojstvima suzavcu. PAN – hemijski aktivne organske supstance koje iritiraju sluzokožu, tkiva respiratornog trakta i pluća čoveka; obezbojiti zelenilo biljaka. Visoke koncentracije ozona smanjuju prinose zrna, usporavaju rast biljaka i uzrokuju smrt stabala.

Akumulacija nečistoća u dovoljnoj koncentraciji za formiranje fotomoga je olakšana temperaturna inverzija – posebno stanje atmosfere u kojem je na određenoj nadmorskoj visini temperatura zraka viša od temperature vazdušnih masa u prizemnom sloju. Ovaj sloj topli vazduh sprječava vertikalno miješanje i onemogućuje raspršivanje toksičnih emisija. Sa modernim urbanističkim planiranjem, slični uslovi se stvaraju i u gradovima sa blokovima višespratnica. Inverzioni sloj toplog zraka može se nalaziti na različitim visinama, a što je niže iznad većine izvora zagađenja, to je situacija složenija.

Nivoi fotohemijskog zagađenja vazduha usko su povezani sa obrascima saobraćaja vozila. U periodima visokog intenziteta saobraćaja u jutarnjim i večernjim satima dolazi do vrhunca emisije azotnih oksida i ugljovodonika u atmosferu, čija reakcija međusobno izaziva fotohemijsko zagađenje vazduha.

Visoke koncentracije i migracija nečistoća u atmosferski vazduh stimuliraju njihovu interakciju sa stvaranjem toksičnijih spojeva, što dovodi do efekta staklenika, pojave ozonskih rupa, kiselih kiša i drugih ekoloških problema.

2. Efekat staklenika – zagrijavanje atmosfere kao rezultat povećanja količine ugljičnog monoksida (IV) i niza drugih plinova koji sprječavaju disipaciju Zemljine toplinske energije u svemir. Ugljični dioksid atmosfere, zajedno sa vodenom parom i drugim poliatomskim minigasovima (CO 2, H 2 O, CH 4, NO 2, O 3), formira sloj iznad površine planete koji omogućava sunčeve zrake (optički raspon elektromagnetnih talasi) da dođu do površine zemlje, ali odgađa obrnuto toplotno (dugotalasno infracrveno) zračenje. Toplotna energija akumulira se u površinskim slojevima atmosfere utoliko intenzivnije što je koncentracija stakleničkih plinova u njima veća. Dakle, udio molekula vodene pare u stvaranju efekta staklene bašte iznosi 62%; ugljen dioksid – 22%; metan – 2,5%; dušikovi oksidi – 4%; ozon - 7% i ostali gasovi 2,5%.

Povećanje sadržaja ugljičnog dioksida u atmosferi posljedica je dugog perioda sistematskog povećanja sagorijevanja fosilnih goriva. Ekstrakcija gasa, nafte i uglja, raspadanje organskih ostataka i povećanje broja stoke izvori su metana koji ulazi u atmosferu. Obim upotrebe azotnih đubriva i goriva koja sadrže ugljenik u termoelektranama u poljoprivredi karakteriše količina azotnih oksida koji se emituju u atmosferu. Prisustvo vodene pare u atmosferi uzrokovano je intenzitetom isparavanja vode sa površine okeana zbog zagrijavanja klime.

Efekat staklene bašte je pojačan i hlorofluorougljenicima (freonima) koji se koriste kao rastvarači, rashladne tečnosti u rashladnim uređajima i raznim posudama za domaćinstvo. Njihov uticaj na efekat staklene bašte je 1000 puta jači od uticaja jednake količine ugljen-dioksida.

Posljedica efekta staklene bašte je povećanje temperature na površini Zemlje i zagrijavanje klime. Kao rezultat toga, postoji opasnost od topljenja polarnog leda, što bi moglo uzrokovati poplave nižih obalnih područja. Osim toga, povećanje temperature zraka može dovesti do smanjenja produktivnosti poljoprivrednog zemljišta - dezertifikacija(od engleskog desert - pustinja). S tim u vezi, stanovništvo relevantnih regiona će iskusiti nestašicu hrane.

3. "ozonske rupe" – područja sa 40-50% smanjenjem ozona u atmosferi.

Ozon je spoj od tri atoma kiseonika (O3), koji nastaje u gornjim slojevima stratosfere i nižim slojevima mezosfere od kiseonika pod uticajem ultraljubičastih (UV) zraka sunčeve svetlosti. Rezultat ove interakcije je apsorpcija ozonskim ekranom oko 99% UV zračenja sunčevog spektra, koje ima visoku energiju i destruktivno je za sva živa bića. Kvantitativna procjena stanja ozona u atmosferi je debljina ozonskog omotača, koja se, ovisno o godišnjem dobu, geografskoj širini i dužini, kreće od 2,5 do 5 relativnih milimetara.

Brojni podaci ukazuju da ozonski omotač počinje opadati. Glavni proces uništavanja ozona uzrokovan je uticajem i povećanjem emisije azotnih oksida, čiji su izvor izduvni gasovi superlajnera sa visokim plafonom leta, razni raketni sistemi, vulkanske erupcije i drugi prirodni fenomeni. Ozona opasnost za ozonski omotač je ispuštanje hlorofluorougljika (CFC) u atmosferu. Najteže uništavanje ozona povezano je s proizvodnjom freona (CH 3 CL, CCL 2 F 2 i CCL 3 F), koji se široko koriste kao punila u aerosolnim ambalažama, aparatima za gašenje požara, rashladnim sredstvima u frižiderima i klima uređajima, te u proizvodnja polistirenske pjene. Freoni ispušteni u atmosferu odlikuju se velikom stabilnošću i ostaju u njoj 60-100 godina.

Budući da su hemijski inertni, freoni su bezopasni za ljude. Međutim, u stratosferi, pod uticajem kratkotalasnog ultraljubičastog zračenja Sunca, njihovi molekuli se raspadaju, oslobađajući hlor.

Molekul hlora djeluje kao katalizator, ostajući nepromijenjen u desetinama hiljada činova uništavanja molekula ozona. Jedan atom hlora može uništiti 100.000 molekula ozona.

Smanjenje sadržaja ozona u atmosferi od 1% dovodi do povećanja intenziteta jakog UV zračenja na površini naše planete za 1,5%. Čak i neznatno smanjenje ozonskog omotača može povećati učestalost raka kože, štetno djelovati na biljke i životinje i uzrokovati nepredvidive promjene u globalnoj klimi.

Problem uticaja freona na stratosferski ozon dobio je međunarodni značaj, posebno u vezi sa stvaranjem „ozonskih rupa“. Usvojen je međunarodni program za smanjenje proizvodnje korištenjem freona. Razvijena je i pokrenuta industrijska proizvodnja tzv. alternativnih rashladnih sredstava sa niskim relativnim koeficijentom aktivnosti ozona.

4. Kisela kiša – padavine (kiša, snijeg, magla), čiji hemijski sastav karakteriše nizak pH faktor a. Da bismo razumjeli ovo pitanje, sjetimo se da se molekuli vode obično disociraju na vodikove ione (H+) i hidroksilne ione (OH-). Otopina s jednakim koncentracijama vodikovih i hidroksilnih jona naziva se neutralna. Kiselost otopine se kvantitativno određuje kao logaritam koncentracije vodikovih iona, uzet sa suprotnim predznakom. Ova količina se zove pH-faktor. pH vrijednost = 7 karakterizira neutralna voda– ni kiselo ni alkalno. Smanjenje pH za 1 znači povećanje kiselih svojstava otopine za 10 puta. Što je pH vrijednost niža, otopina je kiselija.

Kisele kiše su rezultat prisustva oksida sumpora i dušikovih oksida u atmosferi. Glavni izvori ovih spojeva koji ulaze u zrak su procesi sagorijevanja fosilnih goriva koja sadrže sumpor; topljenje metala; rad vozila. Pod uticajem UV zračenja, sumpor oksid (IV) se pretvara u sumporov oksid (VI), koji reaguje sa atmosferskom vodenom parom dajući sumpornu kiselinu koja je vrlo higroskopna i može da formira toksičnu maglu. Zajedno sa sumpornim oksidima, dušikovi oksidi se miješaju s porama vode i formiraju dušičnu kiselinu. Ove dvije kiseline, kao i soli ovih kiselina, uzrokuju kisele kiše. Što je veći sadržaj ovih kiselina u vazduhu, kisele kiše padaju češće.

Kisele padavine prisutne su u radijusu od 10-20 km oko industrijskih divova. Najnepovoljnije regije Rusije za kisele padavine uključuju: Kola Peninsula, istočna padina Uralskog grebena i Taimyr regija. Čestice kiselog aerosola imaju nisku stopu taloženja i mogu se transportovati u udaljena područja 100-1000 km od izvora zagađenja.

Kisele kiše dovode do razaranja zgrada i građevina, posebno onih od pješčenjaka i krečnjaka. Korozivna agresivnost atmosfere značajno se povećava, što uzrokuje koroziju metalni predmeti i dizajni.

Ne predstavljaju posebnu opasnost same padavine, već sekundarni procesi koje izazivaju. Pod uticajem kiselih kiša menjaju se biohemijska svojstva zemljišta, stanje svježa voda i šume. Kao rezultat promjena pH vrijednosti tla i vode, povećava se rastvorljivost teških metala u njima. Komponente kiselih kiša, nakon interakcije s teškim metalima, pretvaraju ih u oblik koji je lako probavljiv za biljke.

Dalje duž lanca ishrane, teški metali ulaze u tijela riba, životinja i ljudi. U određenim granicama, organizmi su zaštićeni od direktnog štetnog djelovanja kiselosti, ali nakupljanje (akumulacija) teških metala predstavlja ozbiljnu opasnost. Kisele kiše, smanjujući pH jezerske vode, dovode do smrti njihovih stanovnika. Jednom u ljudskom tijelu, joni teških metala lako se vežu za proteine, potiskujući sintezu makromolekula i općenito metabolizam u stanicama.

5. Smanjenje količine kiseonika (O 2). Prije više od tri milijarde godina jednostavne ćelije hranjenje hemikalije, rastvoren u vodi, pretvorio se u organizme sposobne za fotosintezu i počeo da proizvodi kiseonik.Prije oko dve milijarde godina sadržaj slobodnog kiseonika u zemljinoj atmosferi počeo je da raste. Od dijela atmosferskog kisika pod utjecajem sunčeve svjetlosti nastao je zaštitni ozonski omotač, nakon čega su se počele razvijati kopnene biljke i životinje. Sadržaj kiseonika u atmosferi pretrpeo je značajne promene tokom vremena kako su se promenili nivoi njegove proizvodnje i upotrebe. (Riža.)

U savremenim uslovima, glavni proizvođači kiseonika na Zemlji su zelene alge površine okeana (60%), prašume sushi (30%) i kopnene biljke (10%). Moguće smanjenje količine kiseonika na planeti je zbog nekoliko razloga.

Prvo, povećanje obima spaljenih fosilnih goriva (industrija, termoelektrane, transport). Prema proračunima stručnjaka, korišćenje svih nalazišta uglja, nafte i prirodnog gasa dostupnih ljudima smanjiće sadržaj kiseonika u vazduhu za najviše 0,15%.

Nedostatak kiseonika unutra vazdušno okruženje gradova doprinosi širenju plućnih i kardiovaskularnih bolesti među stanovništvom.

6. Akustičko zagađenje – povećanje nivoa buke u vazduhu koja ima iritirajući efekat na živi organizam.

U sadašnjoj fazi razvoja naučnog i tehnološkog napretka, ovo povećanje je rezultat uvođenja novih tehnoloških procesa, povećanja kapaciteta opreme, mehanizacije proizvodnih procesa, pojave moćnih sredstava kopnenog, vazdušnog i vodnog saobraćaja, koji imaju dovelo do skoro konstantne izloženosti ljudi visokim (60-90 dB) nivoima buke. To doprinosi nastanku i razvoju neuroloških, kardiovaskularnih, slušnih i drugih patologija.

U opštoj bučnoj pozadini grada specifična gravitacija transport je 60-80%. Unutrašnji izvori buke: sportske igre, igre na igralištima, istovar i utovar u trgovinama čine 10-20%. Režim buke u stanovima sastoji se od buke koja prodire izvana i nastaje radom inženjerske i sanitarne opreme: liftova, pumpi, crpljenja vode, đubrišta, ventilacije, zapornih ventila.

7. Smanjena transparentnost atmosfere zbog povećanja sadržaja suspendiranih nečistoća (prašine). Prašina je složena mješavina čestica. Čvrste ili tečne čestice suspendovane u vazduhu nazivaju se aerosoli. Oni se percipiraju kao dim (aerosol sa čvrstim česticama), magla (aerosol sa tečnim česticama), izmaglica ili izmaglica.

Uzroci glavnih prirodnih emisija prašine u atmosferu su oluje prašine, erozija tla, vulkanska aktivnost i prskanje mora. Izvori zagađenja zraka umjetnim aerosolom su termoelektrane, postrojenja za obogaćivanje, metalurške i cementare, industrijska deponija, miniranje i građevinarstvo. Visoke koncentracije aerosola se već dugi niz godina bilježe u atmosferskom zraku 50 ruskih gradova. Prosječna koncentracija suspendiranih tvari u najzagađenijim gradovima dostiže 250-300 μg/m3, što je dva puta više od prosječne dnevne maksimalno dozvoljene koncentracije (MPC) od 150 μg/m3. 2000. godine u gradu Tambovu maksimalna pojedinačna prizemna koncentracija prašine bila je dvostruko veća, tj. iznosila je 2 MPC.

Industrijska prašina iz industrijskih gradova sadrži okside metala, od kojih su mnogi toksični: oksidi mangana, olova, molibdena, vanadijuma, antimona, telura. Njihovo djelovanje na živi organizam ovisi o veličini čestica prašine, njihovoj prirodi i hemijskom sastavu (Sl.).

Suspendirane čestice ne samo da otežavaju disanje, izazivaju alergije i trovanja, već dovode i do klimatskih promjena jer reflektiraju sunčevo zračenje i otežavaju uklanjanje topline sa Zemlje. Prašina ubrzava uništavanje metalnih konstrukcija, zgrada i konstrukcija. Smanjenje transparentnosti atmosfere doprinosi smetnjama u avijaciji i pomorstvu, što često uzrokuje velike transportne nesreće.


Povezane informacije.


Promjena sastava atmosfere dovodi do utjecaja na režim zračenja Atmosfera je glavni mehanizam antropogenog uticaja na globalni klimatski sistem na sadašnjem i očekivanom nivou industrijskog razvoja u narednim decenijama.

Doprinos atmosferskih gasova staklene bašte (vidi. Efekat staklenika) predstavlja najveći dio ovog uticaja. Efekat koncentracije gasova staklene bašte na temperaturu određen je apsorpcijom dugotalasnog zračenja koje dolazi sa Zemlje, a samim tim i smanjenjem efektivnog zračenja na površini zemlje. U tom slučaju se maksimalne temperature povećavaju, a temperatura viših slojeva atmosfere opada zbog velikih gubitaka zračenja. Ovaj efekat pojačavaju dvije okolnosti:

1) povećanje količine vodene pare u atmosferi tokom zagrevanja, što takođe blokira dugotalasno zračenje;

2) povlačenje polarnog leda tokom zagrijavanja, što smanjuje Zemljin albedo na relativno visokim geografskim širinama.

Svi dugotrajni staklenički plinovi i ozon pružaju pozitivno djelovanje zračenja (2,9 ± 0,3 W/m2). Ukupni radijacijski uticaj antropogenih faktora povezanih sa promjenama koncentracije svih stakleničkih plinova i aerosola iznosi 1,6 (od 0,6 do 2,4) W/m2. Sve vrste aerosola stvaraju efekat zračenja direktno i indirektno promjenom albeda oblaka. Ukupni uticaj aerosola je negativan (–1,3 ± 0,8 W/m2). Međutim, pouzdanost ovih procjena je mnogo niža od onih dobijenih za gasove staklene bašte (Izvještaj o procjeni, 2008).

Gasovi staklene bašte u atmosferi na koje značajno utiču ekonomske aktivnosti:

– ugljen-dioksid(CO 2) je najvažniji gas staklene bašte u smislu kontrole klime. U proteklih 250 godina došlo je do neviđenog povećanja njegove koncentracije u atmosferi za 35%. U 2005. godini iznosio je 379 miliona –1;

– metan(CH 4) je drugi najvažniji gas staklene bašte nakon CO 2 ; njegova koncentracija je porasla 2,5 puta u odnosu na predindustrijski period i iznosila je 1774 ppb u 2005. godini;

– dušikov oksid(N2O), njegova koncentracija je porasla za 18% do 2005. godine u odnosu na predindustrijski period i iznosila je 319 milijardi –1; Trenutno, oko 40% količine N 2 O koja ulazi u atmosferu je zbog ekonomskih aktivnosti (đubriva, stočarstvo, hemijska industrija).

On pirinač. 4.7 prikazan je vremenski tok koncentracije ugljičnog dioksida ( A), metan ( b) i dušikov oksid ( V) u atmosferi i njihovim promjenama u proteklih 10.000 godina i od 1750. godine. Vremenski tok je dobijen mjerenjima u naslagama leda od raznih istraživača i mjerenjima u atmosferi. Slika jasno pokazuje progresivno povećanje CO 2 i drugih gasova tokom industrijske ere.

Prema Četvrtom izvještaju o procjeni IPCC-a (2007), tokom industrijske ere dolazi do značajnog povećanja atmosferskih koncentracija klimatski aktivnih gasova. Tako su se u proteklih 250 godina atmosferske koncentracije ugljičnog dioksida (CO 2 ) povećale sa 280 na 379 ppm (dijelova na milijun po jedinici volumena). Trenutna koncentracija stakleničkih plinova u atmosferi, utvrđena analizom mjehurića zraka iz ledenih jezgara koja su sačuvala sastav drevne atmosfere Antarktika, mnogo je veća nego u bilo koje vrijeme u posljednjih 10 hiljada godina. Globalne atmosferske koncentracije metana porasle su sa 715 na 1.774 ppb (dijelova po milijardi po jedinici volumena) tokom industrijske ere. Najdramatičnije povećanje koncentracija gasova staklene bašte uočeno je poslednjih decenija, što je dovelo do zagrevanja atmosfere.

Dakle, proces moderno zagrevanje klime događa u pozadini održivog povećanje koncentracije gasova staklene bašte, a prije svega ugljični dioksid (CO 2). Tako je, prema podacima za 1999. godinu, emisija CO 2 kao rezultat ljudske aktivnosti, od sagorijevanja fosilnih goriva, dostigla 6,2 milijarde tona 1996. godine, što je skoro 4 puta više nego 1950. godine. Od 1750. do 2000. godine došlo je do povećanja koncentracije ugljičnog dioksida u atmosferi za 31% (Perevedentsev Yu.P., 2009).

Vremenski tok koncentracije CO 2 na ruskoj stanici Teriberka (Slika 4.8) pokazuje da je prosječna stopa rasta CO 2 tokom 20 godina iznosila 1,7 miliona –1 godišnje sa značajnim sezonske varijacije, jednako 15÷20 miliona –1.

Rice. 2.8. Vremenski tok koncentracije CO 2 u atmosferi na stanici Teriberka (Kolsko poluostrvo) za period posmatranja od 1988. Tačke i linije prikazuju pojedinačna merenja ( 1 ), uglađene sezonske varijacije ( 2 ) i dugoročni trend ( 3 ) Koncentracija CO 2 CO 2, ppm (OD, 2008.)

Mehanizam efekta staklene bašte objašnjava se razlikom u kapacitetu apsorpcije atmosfere za sunčevo zračenje koje dolazi na Zemlju i zračenje koje napušta Zemlju. Zemlja prima zračenje od Sunca u širokom opsegu spektra sa prosečnom talasnom dužinom od oko 0,5 mikrona, a ovo kratkotalasno zračenje gotovo prolazi kroz atmosferu. Zemlja odaje primljenu energiju gotovo kao potpuno crno tijelo u dugotalasnom, infracrvenom opsegu, sa prosječnom talasnom dužinom od oko 10 mikrona. U ovom opsegu mnogi gasovi (CO 2, CH 4, H 2 O, itd.) imaju brojne apsorpcione trake; ovi gasovi apsorbuju zračenje, kao rezultat toga oslobađaju toplotu i najvećim delom zagrevaju atmosferu. Ugljični dioksid intenzivno apsorbira zračenje koje dolazi sa Zemlje u rasponu od 12-18 mikrona i jedan je od glavnih faktora koji obezbjeđuju efekat staklene bašte (Perevedentsev Yu.P., 2009).

Moderno zagrevanje klime. Činjenicu da se moderna klima mijenja prepoznaju svi, jer i instrumentalna mjerenja i prirodni pokazatelji ukazuju na jedno: posljednjih decenija došlo je do značajnog zagrijavanja klime planete. Tokom prošlog stoljeća (1906–2005), zemaljska meteorološka mreža je zabilježila značajno povećanje prosječne globalne temperature na površini Zemlje za 0,74 °C. Nesuglasice nastaju kada se raspravlja o uzrocima zagrijavanja. U Četvrtom izvještaju o procjeni, stručnjaci IPCC-a (2007) izvode zaključke o uzrocima uočenog zagrijavanja: vjerovatnoća da su se klimatske promjene u posljednjih 50 godina dogodile bez vanjskog (antropogenog) utjecaja ocjenjuje se kao izuzetno niska (<5%). С высокой степенью вероятности (>90%) navodi da su promjene uočene u posljednjih 50 godina uzrokovane ne samo prirodnim, već i vanjskim utjecajima. Sa >90% pouzdanosti, izvještaj navodi da su rastuće koncentracije antropogenih stakleničkih plinova odgovorne za većinu globalnog zagrijavanja od sredine 20. stoljeća.

Postoje i drugi pogledi na uzroke zagrijavanja - unutrašnji faktor, prirodna varijabilnost koja uzrokuje temperaturne fluktuacije, kako u smjeru zagrijavanja, tako iu smjeru hlađenja. Tako, u radu (Datsenko N.M., Monin A.S., Sonechkin D.M., 2004), pristalice ovog koncepta ukazuju na to da period najintenzivnijeg porasta globalne temperature 20. stoljeća (90-ih) pada na uzlaznu granu 60-ih godina. ljetne fluktuacije, koje su identificirali u indeksima koji karakteriziraju toplinsko i cirkulacijsko stanje atmosfere. Istovremeno, sugeriše se da su savremene klimatske fluktuacije posledica nelinearnih odgovora klimatskog sistema na kvaziperiodične spoljne uticaje (ciklusi lunisolarne plime i sunčeve aktivnosti, ciklusi okretanja najvećih planeta Sunčevog sistema oko opšti centar itd.) (Perevedentsev Yu.P., 2009).

Po prvi put je rast industrijske emisije CO 2 u atmosferu utvrdio Nj.E. Suess početkom 50-ih godina XX vijeka. Na osnovu promjena u omjeru ugljika u prstenovima drveća, Suess je zaključio da je atmosferski ugljični dioksid dopunjen emisijom CO 2 iz sagorijevanja fosilnih goriva od druge polovine 19. stoljeća. Otkrio je da se omjer radioaktivnog C 14, koji se konstantno stvara u atmosferi zbog djelovanja kosmičkih čestica, i stabilnog C 12 smanjuje u posljednjih stotinu godina kao rezultat "razrjeđivanja" atmosferskog CO 2 protokom. CO 2 iz fosilnih goriva, koja praktično ne sadrže C (vrijeme poluraspada C 14 je jednako 5730 godina). Tako je na osnovu mjerenja u godovima drveća otkriveno povećanje industrijske emisije CO 2 u atmosferu. Tek 1958. godine počelo je snimanje atmosferskih koncentracija CO 2 na stanici Mauna Loa u Tihom okeanu.

Rice. 4.7. Vremenski tok koncentracije ugljičnog dioksida ( A), metan ( b) i dušikov oksid ( V) u atmosferi i njihove promjene u posljednjih 10.000 godina (veliki panel) i od 1750. godine (manji panel umetnut u njega). Rezultati mjerenja u naslagama leda (simboli različite boje i konfiguracija) na osnovu rezultata različitih istraživača i mjerenja u atmosferi (crvena kriva). Skala procjena koja odgovara izmjerenim koncentracijama uticaja radijacije prikazana je na velikim panelima sa desne strane (Izvještaj o procjeni klimatskih promjena i njihovih posljedica na teritoriji Ruske Federacije (AR), 2008.)

© 2024 kigp.ru - Motori za čamce. Čamci. Benzinski motori. Oprema i pribor