В составе атмосферного воздуха преобладает


Общие сведения

Под термином «атмосфера» понимают газовый слой, который окутывает нашу планету и многие другие небесные тела во Вселенной. Он образует оболочку, которая возвышается над Землей на несколько сотен километров. В составе присутствуют разнообразные газы, основным из которых является кислород.

Атмосфера характеризуется:

  • Неоднородностью с физической точки зрения.
  • Повышенной динамичностью.
  • Зависимостью от биологических факторов (высокая уязвимость в случае неблагоприятных явлений).

Основное влияние оказывают на состав и процессы его изменяющие, живые существа (включая, микроорганизмы). Эти процессы продолжаются с момента возникновения атмосферы – несколько миллиардов лет. Защитная оболочка планеты соприкасается с такими образованиями, как литосфера и гидросфера, верхние же границы определить с высокой точность сложно, ученые могут назвать только примерные значения. Атмосфера переходит в межпланетное пространство в экзосфере – на высоте
500-1000 км от поверхности нашей планеты, некоторые источники называют цифру в 3000 км.

Значение атмосферы для жизни на земле велико, так как она предохраняет планету от столкновения с космическими телами, обеспечивает оптимальные показатели для формирования и развития жизни в различных ее формах.
Состав защитной оболочки:


  • Азот – 78%.
  • Кислород – 20,9%.
  • Смесь газовая – 1,1% (эта часть образована такими веществами, как озон, аргон, неон, гелий, метан, криптон, водород, ксенон, углекислый газ, водяные пары).

Газовая смесь выполняет важную функцию – поглощение излишнего количества солнечной энергии. Состав атмосферы изменяются в зависимости от высоты – на высоте 65 км от поверхности Земли азота в ней будет содержаться
уже 86%, кислорода – всего 19%.

Состав атмосферы
Состав атмосферы

Составные элементы атмосферы

Разнообразный состав атмосферы Земли позволяет ей выполнять различные функции и оберегать жизнь на планете. Основные его элементы:


  • Углекислый газ (CO₂) – является неотъемлемым компонентом, задействованным в процессе питания растений (фотосинтезе). Выделяется он в атмосферу благодаря дыханию всех живых организмов, гниению и горению органических веществ. Если углекислый газ исчезнет, то вместе с ним перестанут существовать и растения.
  • Кислород (O₂) – обеспечивает оптимальную среду для жизни всех организмов на планете, обязателен для дыхания. С его исчезновением прекратиться жизнь для 99% организмов на планете.
  • Озон (O3) – газ, который выступает естественным поглотителем ультрафиолета, выделяемого солнечным излучением. Его излишки негативно влияют на живые организмы. Газ формирует особый слой в атмосфере —озоновый экран. Под влияние внешних условий и деятельности человека он начинает постепенно разрушаться, поэтому важно проводить мероприятия для восстановления озонового слоя нашей планеты, чтобы сохранить на ней жизнь.

Также в составе атмосферы присутствуют водяные пары – они определяют влажность воздуха. Процентное содержание этого компонента зависит от разных факторов. Влияние оказывают:

  • Показатели температуры воздуха.
  • Расположение местности (территория).
  • Сезонность.

Оказывает влияние на количество водяного пара и температура – если она низкая, то концентрация не превышает 1%, при повышенной – достигает показателей в 3-4%.
Дополнительно в составе земной атмосферы присутствуют твердые и жидкие примеси – сажа, пепел, морская соль, разнообразные микроорганизмы, пыль, капли воды.

Атмосфера: ее слои


Необходимо знать строение атмосферы земли по слоям, чтобы иметь полное представление о том, чем ценна для нас эта газовая оболочка. Они выделяются потому, что состав и плотность газовой смеси на разных высотах неодинаковы. Каждый из слоев отличается по химическому составу и выполняемым функциям. Расположить атмосферные слои земли по порядку следует так:

Тропосфера – располагается ближе остальных к земной поверхности. Высоты этого слоя достигают 16-18 км в тропических зонах и 9 км в среднем над полюсами. В этом слое концентрируется до 90% всего водяного пара. Именно в тропосфере происходит процесс образования облаков. Также здесь наблюдаются движение воздуха, турбулентность и конвекция. Температурные показатели различны и составляют от +45 до -65 градусов — в тропиках и на полюсах, соответственно. С повышением на 100 метров наблюдается понижение температуры на 0,6 градуса. Именно тропосфера по причине скопления водяного пара и воздуха отвечает за циклонические процессы. Соответственно, правильным ответом на вопрос, как называется слой атмосферы земли в котором развиваются циклоны и антициклоны будет название этого атмосферного слоя.

Стратосфера – этот слой располагается на высоте 11-50 км от поверхности планеты. В нижней его зоне температурные показатели стремятся к значениям в -55. В стратосфере имеется зона инверсии – граница между этим слоем и следующим, называемым мезосферой. Температурные показатели достигают значений в +1 градус. Самолеты летают в нижней зоне стратосферы.


Озоновый слой – небольшой по высоте участок на границе между стратосферой и мезосферой, но именно озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на земле от действия ультрафиолета. Также он отделяет комфортные и благоприятные условия для существования живых организмов и суровые космические, где невозможно выжить без специальных условий даже бактериям. Образовался он в результате взаимодействия органических компонентов и кислорода, который контактирует с ультрафиолетовым излучением и вступает в фотохимическую реакцию, что позволяет получить газ под названием озон. Так как озон поглощает ультрафиолет, он способствует нагреву атмосферу, поддерживая оптимальные для жизни в ее привычном виде, условия. Соответственно, отвечать на вопрос: слой какого газа защищает землю от космической радиации и чрезмерного солнечного излучения, следует озон.

Рассматривая слои атмосферы по порядку от поверхности земли следует отметить, что следующей идет мезосфера. Она располагается на высоте 50-90 км от поверхности планеты. Температурные показатели – от 0 до -143 градусов (нижняя и верхняя границы). Она защищает Землю от метеоритов, которые сгорают, проходя через
нее – явление свечения воздуха. Давление газов в этой части атмосферы крайне маленькое, что не позволяет изучить мезосферу полностью, так как специальное оборудование, включая спутники или зонды, не могут там работать.


Термосфера – слой атмосферы, который располагается на высоте 100 км над уровнем моря. Это нижняя граница, которая носит название линия Кармана. Ученые условно определили, что здесь начинается космос. Непосредственная толщина термосферы достигает 800 км. Температурные показатели достигают 1800 градусов, но сохранить обшивку космических аппаратов и ракет в целости позволяет незначительная концентрация воздуха. В этом слое земной атмосферы возникает особое
явление — северное сияние – особый вид свечения, который можно наблюдать в некоторых регионах планеты. Появляются они вследствие взаимодействия нескольких факторов — ионизации воздуха и действия на него космического излучения и радиации.

Какой слой атмосферы находится дальше всего от земли – Экзосфера. Здесь находится зона рассеивания воздуха, так как концентрация газов небольшая, в результате чего происходит их постепенный выход за пределы атмосферы. Этот слой располагается на высоте 700 км над поверхностью Земли. Основной элемент, составляющий этого слоя – водород. В атомарном состоянии можно встретить такие вещества, как кислород или азот, которые будут сильно ионизированы солнечным излучением.
Размеры экзосферы Земли достигают 100 тысяч км от планеты.

Состав атмосферы Земли
Состав атмосферы Земли

Интересные сведения и научные факты

Изучая слои атмосферы по порядку от поверхности земли, люди получили много ценной информации, которая помогает в развитии и совершенствовании технологических возможностей. Некоторые факты являются удивительными, но именно их наличие позволило живым организмам успешно развиваться.

Известно, что вес атмосферы составляет более 5 квадриллионов тонн. Слои способны передавать звуки до достижения 100 км от поверхности планеты, выше это свойство исчезает, так как изменяется состав газов.
Атмосферные движения существуют, потому что нагрев Земли различается. Поверхность на полюсах холодная, а ближе к тропикам прогрев увеличивается, на температурные показатели оказывают влияние циклонические вихри, сезоны, время суток. Силу давления атмосферы можно узнать – для этой цели используется барометр. Ученые в результате наблюдений установили, что наличие защитных слоев позволяет не допустить контакта с поверхностью планеты метеоритов общей массой 100 тонн ежедневно.

Интересным фактом является то, что состав воздуха (смесь газов в слоях) оставалась неизменной на протяжении длительного временного промежутка – известно о нескольких сотнях миллионов лет. Значительные изменения происходят в последние столетия – с того момента, как человечество переживает значительный подъем производства.


Давление, оказываемое атмосферой, отражается на самочувствии людей. Нормальными для 90% считаются показатели в 760 мм ртутного столба, такое значение должно возникать при 0 градусов. Нужно учитывать, что это значение справедливо для тех участков земной суши, где уровень моря проходит с ней в одной полосе (без перепадов). Чем больше высота, тем ниже будет давление. Также оно изменяется во время прохождения циклонов, так как изменения происходят не только по вертикали, но и по горизонтали.

Физиологическая зона земной атмосферы составляет 5 км, после прохождения этой отметки у человека начинает проявляться особое состояние — кислородное голодание. При этом процессе у 95% людей наблюдается выраженное снижение работоспособности, также значительно ухудшается самочувствие даже у подготовленного и тренированного человека.

Именно поэтому значение атмосферы для жизни на земле велико – люди и большинство живых организмов не смогут существовать без этой газовой смеси.


агодаря их наличию появилась возможность развития привычной для современного общества жизни на Земле. Необходимо оценивать ущерб, который наносится производственной деятельностью, проводить мероприятия по очистке воздуха, чтобы снизить концентрацию определенных видов газов и привнести те, которых недостаточно для нормального состава. Важно задуматься уже сейчас о дальнейших мерах сохранения и восстановления слоев атмосферы, чтобы сохранить оптимальные условия для будущих поколений.

 

Источник: CosmosPlanet.ru

Тропосфера

Тропосфера — это самый плотный слой атмосферы и, следовательно, самый близкий к Земной поверхности. Общая масса атмосферы оценивается в 5х1018 кг, и 75% этого количества находится в тропосфере.

Толщина тропосферы колеблется от 8 км до 14 км, в зависимости от региона Земли. Самые тонкие места (где толщина достигает 8 км) находятся на северном и южном полюсах.

Поскольку это самый нижний слой атмосферы, тропосфера ответственна за жизнь на планете, а также там, где происходят почти все климатические явления. Термин «тропосфера» происходит от греческого «tropos» (означает «изменение»), чтобы отразить динамический характер изменений климата и поведение этого слоя атмосферы.

Область тропосферы, которая ограничивает её конец и начало стратосферы, называется тропопаузой. Тропопауза легко идентифицируется по различным картинам распределения давления и температурам каждого слоя.


Состав тропосферы

По объёму тропосфера состоит из 78,08% азота, 20,95% кислорода, 0,93% аргона и 0,04% углекислого газа. Воздух также состоит из меняющихся процентных показателей водяного пара, который попадает в тропосферу через явление испарения.

Температура тропосферы

Как и давление, температура в тропосфере также уменьшается с увеличением высоты. Это связано с тем, что почва поглощает бóльшую часть солнечной энергии и нагревает нижние уровни тропосферы. Принимая во внимание, что испарение выше в более тёплых областях, водяные пары присутствуют чаще на уровне моря и реже на больших высотах.

Что встречается в тропосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в тропосфере:

  • климат;
  • осадки, такие как: дождь, снег и град;
  • газы, такие как: азот, кислород, аргон и углекислый газ;
  • облака;
  • птицы.

Стратосфера

Стратосфера является вторым по величине слоём атмосферы, а также вторым, ближайшим к Земной поверхности. По оценкам, он содержит около 15% от общей массы атмосферы Земли.

Толщина стратосферы составляет 35 км от тропопаузы, что означает, что она расположена между тропосферой и мезосферой. Термин «стратосфера» происходит от греческого strato (значит «слой») для обозначения того факта, что сама стратосфера подразделяется на другие более тонкие слои.


Слои стратосферы образуются из-за отсутствия климатических явлений, которые смешивают воздух. Таким образом, существует чёткое разделение между холодным и тяжёлым воздухом внизу и тёплым, лёгким воздухом сверху. Таким образом, с точки зрения температуры стратосфера работает точно противоположно тропосфере.

Поскольку эта зона более высокой вертикальной стабильности (без перемещений воздуха), пилоты самолётов, как правило, остаются в начале стратосферы, чтобы избежать турбулентности. Именно на этой высоте самолёты и воздушные шары достигают максимальной эффективности.

Стратосфера также содержит хорошо известный озоновый слой, который поглощает большую часть ультрафиолетового излучения солнца. Без озонового слоя жизнь на Земле, какой мы её знаем, была бы невозможна.

Подобно тропосфере, стратосфера также имеет область, которая ограничивает её конец и показывает начало мезосферы, которая называется стратопауза.

Состав стратосферы

Большинство элементов, найденных на поверхности Земли и в тропосфере, не достигают стратосферы. Вместо этого они обычно:

  • разлагаются в тропосфере;
  • могут быть устранены солнечным светом;
  • могут переноситься на поверхность Земли через дождь или другие осадки.

Из-за инверсии в динамике температуры между тропосферой и стратосферой воздух практически не обменивается между двумя слоями, в результате чего испарения воды существуют в стратосфере только в незначительных количествах. По этой причине в этом слое чрезвычайно редко образование облаков.

Что касается газов, стратосфера образована преимущественно озоном, присутствующим в озоновом слое. Считается, что 90% всего озона в атмосфере находится в этой области. Кроме того, стратосфера содержит элементы, переносимые извержениями вулканов, такие, как оксиды азота, азотная кислота, галогены и т. д.

Температура стратосферы

Температура в стратосфере увеличивается с увеличением высоты, варьируя от -51 ° C в самой низкой точке (тропопауза) до -3 ° C в самой высокой точке (стратопауза).

Что встречается в стратосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

  • озоновый слой;
  • самолёты и метеозонды;
  • некоторые птицы.

Мезосфера

Мезосфера — это последний атмосферный слой, в котором газы всё ещё смешиваются в воздухе и не организованы их массой. Этот слой считается наукой самым сложным для изучения, поэтому о нём мало подтверждённой информации.

Толщина мезосферы также составляет 35 км от стратопаузы, что означает, что она расположена между стратосферой и термосферой. Термин «мезосфера» происходит от греческого mesos (означает «центр»), так как является третьим среди пяти слоёв Земной атмосферы.

Метеозонды и самолёты не могут достичь так высоко, чтобы достичь мезосферы. В то же время спутники могут вращаться только над ним, таким образом получается, что они не могут должным образом измерять характеристики этого слоя.

Единственный способ изучения мезосферы в наши дни — это использование ракет, которые собирают довольно мало информации в каждой миссии.

Именно в мезосфере происходит сгорание небесных тел, попадающих в Земную атмосферу, что приводит к таким явлениям, как звездопад (метеорные потоки).

Состав мезосферы

Процентное содержание кислорода, азота и углекислого газа в мезосфере, по существу, такое же, как и в слоях ниже. Испарения воды там реже, чем в стратосфере, что, в свою очередь, переносит часть озона в мезосферу.

В мезосфере также есть материал из метеоров, которые испаряются при попадании в атмосферу. Таким образом, мезосфера также состоит из относительно высокой доли железа и других металлов.

Температура мезосферы

Температура в мезосфере уменьшается с увеличением высоты, варьируя от -3° C в самой низкой точке (стратопауза) до -143° C в самой высокой точке (мезопауза — самая холодная область всей Земной атмосферы).

Что встречается в мезосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в стратосфере:

  • метеоры в сгорании;
  • серебристые облака (особый вид облаков, которые светятся ночью).

Термосфера

Термосфера расположена над мезосферой и ниже экзосферы. Толщина этого слоя составляет около 513 км, что намного больше, чем у всех нижних слоёв вместе взятых.

Хотя термосфера считается частью Земной атмосферы, плотность воздуха настолько низкая, что бóльшую часть слоя ошибочно рассматривают как космическое пространство. Эта идея подкрепляется тем фактом, что в слое недостаточно молекул для перемещения звуковых волн.

В термосфере ультрафиолетовое излучение вызывает явления фотоионизации молекул, т. е. образование ионов в результате контакта фотона с атомом. Это явление ответственно за создание ионосферы, расположенной внутри термосферы. Ионосфера играет важную роль в распространении радиоволн в отдалённые районы Земли.

Именно в термосфере спутники вращаются вокруг Международной космической станции (МКС). Кроме того, именно в термосфере происходит северное сияние.

Читайте подробнее про Северное сияние.

Слово «термосфера» происходит от греческого thermos (что значит «тепло»), что отражает тот факт, что температура в этом слое чрезвычайно высока.

Граница между термосферой и экзосферой называется термопаузой.

Состав термосферы

В отличие от слоёв ниже, где смешиваются газы, в термосфере частицы редко сталкиваются, что приводит к равномерному разделению элементов. Кроме этого, большинство молекул в термосфере разрушаются солнечным светом.

Верхние части термосферы состоят из атомарного кислорода, атомарного азота и гелия.

Температура термосферы

Температура в термосфере может варьироваться от 500º C до 2000º C. Это происходит потому, что большая часть солнечного света поглощается в этом слое.

Что встречается в термосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в термосфере:

  • спутники;
  • раньше, многоразовый транспортный космический корабль Спейс шаттл;
  • МКС;
  • северное сияние;
  • ионосфера.

Экзосфера

Экзосфера — это самый большой и крайний внешний слой Земной атмосферы. Он простирается на 600 км, пока плавно не перейдёт в межпланетное пространство. Это делает его толщиной в 10.000 км. Самая дальняя граница экзосферы достигает половины пути до Луны.

Термин «экзосфера» происходит от греческого exo (что значит «внешний»), обозначает тот факт, что это последний атмосферный слой перед космическим вакуумом.

Состав экзосферы

Частицы в экзосфере чрезвычайно далеки друг от друга и поэтому не классифицируются как газы, потому что плотность слишком низкая. Одна частица может пройти сотни километров до столкновения с другой. Они также не считаются плазмой, так как электрически они не заряжены.

В нижних областях экзосферы можно найти водород, гелий, углекислый газ и атомарный кислород, которые остаются минимально притянутыми к Земле гравитационным полем.

Температура экзосферы

Из-за того, что экзосфера находится почти в вакууме (из-за отсутствия взаимодействия между молекулами), температура в слое постоянная и холодная.

Что встречается в экзосфере?

Некоторые примеры того, что можно найти в экзосфере:

  • космический телескоп Хаббл;
  • спутники.

Атмосферы других планет

В Солнечной системе 8 планет и более 160 спутников. Из них, имеют значимые атмосферы:

  • Земля;
  • Венера;
  • Сатурн;
  • Марс;
  • Уран;
  • Юпитер;
  • Нептун;
  • Титан (спутник Сатурна);
  • Плутон.

Атмосфера Венеры

Атмосфера Венеры составляет около 96% углекислого газа, а температура поверхности около 464° C. Облака из серной кислоты движутся со скоростью примерно 100 метров в секунду.

Атмосфера Марса

На Марсе есть тонкая атмосфера, состоящая примерно на 95% из углекислого газа, а остальная часть из азота и аргона. Средняя температура приземного воздуха на Марсе -63° C. На Марсе наблюдаются облака как из воды, так и из углекислого газа. Ещё там чётко определены времена года.

Смотрите также, что такое Сингулярность и Космология.

Источник: www.uznaychtotakoe.ru

Газ Объёмная концентрация (%) Газ Объёмная концентрация (%)
Азот…………………..78.084 Кислород.…………….20.947
Аргон………………….0.934 Углекислый газ……….0.0314
Неон……………………0.001818 Гелий…………………..0.000524
Метан…………………..0.0002 Криптон………………..0.000114
Водород…………………0.00005 Закись азота…………….0.00005
Двуокись серы………….от 0 до 0.0001 Озон……………………..от 0 до 0.000008
Двуокись азота………….от 0 до 0.000002 Аммиак…………………..следы
Оксид углерода………….следы Йод……………………….следы

Масса атмосферы = 5,15*1015 т

Структура атмосферы

Структура атмосферы обеспечивает возможность существования жизни на Земле. Составляет около 800 км в толщину. С удалением от поверхности её состав, плотность, давление, температура изменяются. Атмосфера Земли включает в себя следующие слои:

тропосфера – нижний, самый тонкий и самый плотный слой, в нём содержится 80 % всей массы атмосферы. Здесь формируется климат Земли. Граница тропосферы проходит на высоте 10 – 12 км над поверхностью планеты (самолёты, как правило летают на высоте 9-10 км). Тропосфера является и самым тёплым слоем, поскольку солнечные лучи, отражаясь от поверхности Земли, нагревают воздух. По мере удаления от земной поверхности температура падает до –55 градусов в верхней части тропосферы (т.н. тропопауза).

стратосфера – содержит важный для жизни озоновый слой, который сосредоточен на высоте 20-30 км. Граница стратосферы проходит на высоте около 50 км над поверхностью планеты. Здесь температура выше, чем в верхней части тропосферы, поскольку озоновый слой задерживает значительную часть ультрафиолетовых лучей.

мезосфера — находится над стратосферой. Граница находится в пределах 50-95 км от поверхности Земли. В пределах верхней границы мезосферы имеется мезопауза – около –90 градусов. Это самая холодная область во всей атмосфере. Здесь образуются облака изо льда, которые можно наблюдать только поздно вечером, когда заходящее солнце подсвечивает их снизу.

Мезосфера является преградой на пути метеоритов, которые под влиянием земного притяжения входят в атмосферу Земли. Скорость их движения достигает до 64 км/ч. В основном, по своим размерам они не превышают горошину. В мезосфере, несмотря на то, что воздух очень разрежен, метеориты сгорают в результате трения о воздух на высоте 60-70 км.

термосфера – последний основной слой атмосферы, отделяющий Землю от космоса. Он начинается приблизительно на высоте 100 км и распространяется до высоты 500-800 км. В нём содержится лишь 0,001% всей массы атмосферы. Здесь температура повышается и на высоте 480 км может достигать 1200 градусов по Цельсию. Термосфера состоит из ионосферы, магнитосферы и экзосферы.

В ионосфере (170-330 км от поверхности Земли) солнечная радиация вызывает «ионизацию». Здесь частицы получают электрический заряд. Когда они проносятся через атмосферу можно наблюдать находящееся на большой высоте полярное сияние. Ионосфера отражает радиоволны, обеспечивая возможность дальней радиосвязи.

Магнитосфера (340-480 км от поверхности Земли) представляет собой наружный край магнитного поля Земли. Магнитосфера действует как гигантский магнит и защищает Землю, улавливая частицы большой энергии.

Экзосфера – самый верхний слой атмосферы (от 480 и до 700-800 км). Молекулы в этом слое настолько далеко находятся друг от друга, что в конечном итоге атмосфера постепенно исчезает и сливается с космическим пространством.

3.Роль атмосферы в функционировании биосферы. Свойства атмосферы и возможности по самоочищению.

Атмосфера спасает всё живое на Земле, как от «звёздных осколков», так и от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских, космических лучей.

Наличие воздушной оболочки придаёт нашему небу голубой цвет, т.к. молекулы основных элементов воздуха и различные примеси рассеивают, главным образом, лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые. По мере удаления от поверхности Земли и уменьшения плотности атмосферы цвет неба темнеет, сначала становится густо-синим, а в стратосфере приобретает тёмно-синюю окраску.

Одной из особенностей атмосферы является её способность к самоочищению. Этот процесс происходит вследствие сухого и мокрого выпадения примесей, поглощения их земной поверхностью растениями, переработки бактериями, микроорганизмами и другими путями. Зелёные насаждения способствуют очищению воздуха от пыли, оксида углерода, диоксида серы и т.д. Одно взрослое дерево липы может в течение суток аккумулировать десятки килограммов диоксида серы, превращая его в безопасное вещество. Однако возможности природы ограничены.

Во всём мире проходят компании с целью убедить правительства сократить вырубку лесов. Уничтожение млн. кв. км леса означает уменьшение поступления кислорода в атмосферу и скопление большого количества углекислого газа, создающего эффект тепловой ловушки.

Атмосфера способна обеспечивать равновесие между продуцированием кислорода, потреблением углекислого газа зелёными растениями. Это позволяет сохранять замкнутый цикл, от которого зависит жизнедеятельность всех животных и растений планеты в течение сотен тысяч лет.

Однако теперь этому равновесию угрожают последствия производственной деятельности человека.

В результате всемирной индустриализации за последние 200 лет стали нарушаться пропорции в газовом составе атмосферы. Это напрямую угрожает сбалансированности процессов, протекающих в биосфере.

4.Загрязнение атмосферы

Увеличение концентрации в атмосфере отдельных компонентов ведёт к её загрязнению.

В составе атмосферного воздуха преобладает Изменение газового состава

В составе атмосферного воздуха преобладает Загрязнение

Увеличение содержания аэрозолей

4.1 Изменение газового состава

В настоящее время наблюдается повышение концентрации таких составляющих атмосферного воздуха, которые могут оказывать особенно негативное влияние на живые организмы.

СО2 углекислый газ, не токсичен. За последние 100 лет содержание СО2 в атмосфере выросло с 0, 027% до 0,03%. Ежегодный прирост составляет 0,0004% в год. Повышение концентрации углекислого газа связывают с глобальным изменением климата на Земле.

Углекислый газ относят к группе парниковых газов (сюда также включают метан (СН4), оксиды азота). Эти газы образуются при сжигании различных ископаемых видов топлива, при проведении агротехнических мероприятий (например, при внесении азотных удобрений).

Парниковый эффект. Парниковые газы, всегда присутствующие в атмосфере, задерживают тепло солнечных лучей, отражённых от поверхности Земли. Если бы этот процесс прекратился, все воды планеты перешли бы в состояние льда, что привело бы к гибели все живые организмы. Однако, когда содержание «парниковых газов» увеличивается из-за антропогенного вмешательства, в атмосфере удерживается слишком большое количество тепла. Это приводит к потеплению климата во всём мире. За последнее столетие средняя температура на планете увеличилась на полградуса Цельсия. Прогнозируется дальнейшее потепление к середине нынешнего века на 1 — 4,5 градусов.

Сейчас в атмосфере увеличивается доля примесей, которые оказывают различное токсическое действие на человека.

СО – оксид углерода, токсичен. Без цвета и запаха. Образуется при работе энергоустановок, содержится в выбросах двигателей внутреннего сгорания. Контактируя с человеческим организмом, соединяется с гемоглобином в крови. Гемоглобин становится неспособным переносить кислород к тканям, т.е. воздействует на нервную сердечно-сосудистую систему – вызывает удушье. (Например, при воздействии в течение 2-3 часов на организм концентрации 200-220 мг/м3 наступает отравление СО). Ежегодные выбросы в атмосферу составляют не менее 1250 млн. т.

2диоксид серы, токсичен. Бесцветный газ с острым запахом. Образуется в результате сжигания серосодержащего топлива или в результате переработки сернистых руд. Раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. При концентрации около 50 мг/м3 образует последовательно H2SO3 и H2SO4. При содержании в воздухе SO2 от 0,23 мг/м3 происходит усыхание хвойных деревьев и при концентрации от 0,5 мг/м3 — лиственных. Ежегодные выбросы в атмосферу составляют около 170 млн. т. в год.

NOX (NO, N2O5, NO2, N2O3) – оксиды азота. Без цвета и запаха. Очень ядовиты. При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает. Источники – предприятия, производящие азотную кислоту, азотные удобрения, целлулоид. В атмосферу поступает ежегодно до 20 млн. т. оксидов азота.

Углеводороды – пары бензина, пентан, гексан и т.д. Обладают наркотическим действием. К канцерогенным веществам относят бенз(а)пирен С20Н12, который образуется в процессах пиролиза угля углеводородных топлив (при температуре более 600 градусов по Цельсию)

Необходимо отметить повышенное содержание следующих примесей, которые имеют антропогенное происхождение: сероводород и сероуглерод, соединения фтора, соединения хлора и т.д.

Кислотныедожди. Содержат растворы серной и азотной кислот. Образуются в результате реакции оксидов серы и оксидов азота с водяными парами атмосферы. Это превращает выпадающие дожди в слабые растворы кислот.

Кислотные дожди убивают памятники архитектуры. Твёрдый мрамор (CаО и СО2)реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО4). Исторические памятники Греции, Рима, простояв тысячелетия, разрушаются на глазах.

В местах выпадения кислотных дождей погибают растения, животные. Известны случаи, когда кислотные дожди уничтожали целые леса. Кислотные дожди вливаются в водоёмы, реки, убивая даже мельчайшие формы жизни.

4.2 Повышение плотности аэрозоля

Аэрозоли – взвешенные частицы, присутствующие в атмосфере. Повышение концентрации аэрозоля может иметь естественный характер. Естественное загрязнение атмосферы происходит при извержении вулканов, при лесных, торфяных пожарах, выветривании пород. Происходит выпадение космической пыли — около 5 млн. т в год.

Производственные процессы, являющиеся причиной антропогенного запыления атмосферы, оказывают большое влияние на климат Земли.

Взвешенные вещества сажи, дыма, интенсивно поглощают солнечный свет, увеличивают количество ядер конденсации и тем самым облачность атмосферы. Количество солнечных дней снижается до 25 – 50%. Размер аэрозолей колеблется в пределах 11 – 51 мкм, период нахождения во взвешенном состоянии мельчайших аэрозолей составляет от нескольких дней до нескольких лет. Пример: Источником атмосферного аэрозоля является сажа, зола, которая образуется при неполном сгорании топлива. Сажа – высокодисперсный нетоксичный порошок, на 95% состоящий из углерода. Обладает большой абсорбционной способностью по отношению к тяжёлым углеводородам. Это делает сажу очень опасной для человека.

5. Озоновый экран Земли

Озоновый экран, расположенный в стратосфере, защищает нас путём поглощения большей части (2/3) солнечных ультрафиолетовых лучей.

Внутри озонового слоя происходит непрерывный переход из одной формы кислорода в другую. Молекулы О2 расщепляются на отдельные атомы кислорода (О). Эти атомы соединяются с молекулами кислорода, образуя озон О3. Озон снова распадается на кислород и О2 и отдельные атомы. Необходимую энергию даёт солнечное излучение. Поглощая эту энергию в основном в ультрафиолетовой части спектра, озоновый слой не даёт ультрафиолетовому излучению достигать Земли.

6.1 Разрушение озонового слоя

Впервые в 1985 г. исследователи Антарктиды обнаружили озоновую дыру над частью южного полушария. Сейчас озоновые дыры обнаружили и над северным полушарием.

Выяснилось, что разрушение озона в основном вызвано присутствием химических соединений — искусственно синтезированных хлорфторуглеродов (ХФУ). Которые сравнительно недавно получили широкое распространение. Они нашли применение в бытовой химии, использовались в холодильных установках при производстве пенопласта и т.д.

Для человека эти соединения не опасны. Однако, предполагается, что, поднимаясь вверх в атмосфере, эти газы достигают озонового слоя и разрушают его. ХФУ попадают в верхние слои атмосферы в качестве примесей. Под действием солнечного света их молекулы распадаются с высвобождением атомов хлора. Хлор «отбирает» один атом кислорода у озона, превращая его в обычный кислород. Один атом хлора может проделать это со множеством (до 100000) молекул озона.

Международное сообщество принимает некоторые меры по защите озонового слоя.

1987г. – правительства 56 стран обязались сократить производство ХФУ.

1996г. – промышленно развитые страны полностью прекратили производство фреона, галлонов и тетрахлорида углерода.

2010г. — к этому времени производство ХФУ обязаны прекратить развивающиеся страны.

Международный экологический фонд предоставил Москве, Киеву безвозмездную помощь для поэтапного сокращения потребления ОРВ. Деньги направлены предприятиям, производящим аэрозоли, холодильную технику для перехода к использованию углеродного аэрозольного пропелента (УАП).

Межведомственные комиссии по охране озонового слоя созданы на правительственном уровне.

6. Определение степени загрязнённости атмосферы

В большинстве стран критерием качества воздушного бассейна является предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества для атмосферного воздуха, определяемая количеством вещества, находящегося в 1 м3 воздуха, которое не оказывает вредного влияния на здоровье людей, постоянно его вдыхающих.

Опасность загрязнения атмосферы определяют следующим образом:

j = ci / ПДКi ,

где сi – физическая концентрация загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы (пространство до 2-х м над поверхностью земли), замеренная или рассчитанная в мг/м, ПДК – максимально разовая предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в мг/м.

В составе атмосферного воздуха преобладает В составе атмосферного воздуха преобладает Если значение j 1, то опасности загрязнения нет, если же j больше 1, то опасность загрязнения существует.

Например, для сернистого газа (SO2) ПДК в атмосфере населённых пунктов – 0,5 мг/м3; диоксида азота (NO2) – 0,085 мг/м3

При совместном присутствии в атмосфере нескольких веществ, обладающих эффектом суммации (т.е. взаимно усиливающих воздействие на организм человека), опасность загрязнения определяется из выражения:

j = c1/ ПДК1 + c2 / ПДК2 … +… ci / ПДКi ,

где с12,…, с3 – фактические концентрации веществ, в мг/м; ПДК1, ПДК2, …., ПДК3 – максимально разовые предельно допустимые концентрации для этих веществ в мг/ м3

Это выражение используется при установлении качества воздуха, если в нём одновременно присутствуют такие вещества, как, например, фенол и ацетон, сернистый газ и диоксид азота, этилен, пропилен, бутилен.

Непревышение ПДК должно обеспечиваться за счёт ограничения интенсивности выбросов загрязняющих веществ. Важным фактором, влияющим на концентрацию загрязняющих веществ в атмосфере, является её способность к рассеиванию и самоочищению. Этот процесс происходит вследствие сухого и мокрого выпадения примесей, поглощению их земной поверхностью, переработки бактериями, микроорганизмами и другими путями.

7. Способы и методы очистки выбросов в атмосферу от вредных веществ

Строительство очистных сооружений — важная мера по предотвращению загрязнённости атмосферы.

Способы очистки выбросов в атмосферу можно объединить в следующие группы:

-очистка от выбросов пыли и аэрозолей вредных веществ;

-очистка выбросов от вредных газообразных веществ;

-снижение загрязнённости атмосферы выхлопными газами от ДВС транспортных средств и стационарных установок;

Для очистки выбросов от вредных веществ используются механические, физические, химические и комбинированные методы.

Механические методы базируются на использовании сил гравитации, инерции, центробежных сил и т.д.

Физические методы базируются на использовании электрических и электростатических полей, охлаждении, конденсации и т.д.

В химических методах используются реакции окисления, нейтрализации и т.д.

В физико-химических методах используются принципы сорбции (абсорбции, хемосорбции, адсорбции), коагуляции и флотации.

Рассмотрим некоторые из физико-химических методов:

Метод абсорбции:

-этот метод заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путём поглощения одного или нескольких компонентов этой смеси абсорбентом (поглотителем) с образованием раствора. В качестве абсорбента используется жидкость, способная поглощать вредные примеси. При соприкосновении жидких и газообразных веществ на поверхности обеих фаз образуется жидкостная и газовая плёнки.

Растворимый в жидкости компонент газовоздушной смеси проникает путём диффузии сначала через газовую плёнку, потом через жидкостную и поступает в верхние слои абсорбента. Например, для удаления из выбросов ароматических углеводородов, водяных паров используется серная кислота.

Метод хемосорбции:

Основан на поглощении газов и паров твёрдыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений.

Метод адсорбции:

Основан на свойствах некоторых твёрдых тел с ультрамикроскопической структурой селективно (избирательно) извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. Наиболее часто в качестве адсорбента используется активированный уголь, активированный глинозём, активированный оксид AL и прочие комплексные оксиды.

Каталитический метод:

Этим методом превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путём введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами. Каталитические методы основаны на взаимодействии удаляемых веществ со специально добавляемым в смесь веществом на твёрдых катализаторах.

Источник: studopedia.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.