Наземно-воздушная среда. Атмосфера.

Атмосфера – это газовая оболочка Земли, простирающаяся до высоты 3 тысячи км и состоящая из нескольких слоёв, между которыми находятся переходные слои – паузы.

Атмосфера состоит из следующих компонентов: воздуха, паров воды (до 3% объёма атмосферы), различных газов и пылевидных частиц с поверхности Земли, а также космической и бактериальной пыли.

Состав воздуха: азот (78%), кислород (21%), аргон (0,9%), углекислый газ (0,03%), пары воды, озон, водород, метан, оксиды азота, ксенон, криптон, гелий, неон (в сумме 0,003%).

Наиболее плотная – нижняя часть атмосферы – тропосфера. Она содержит 80% всего воздуха. Протяжённость тропосферы  - 7-10 километров на полюсах и 16-18 километров по экватору. Температурный интервал тропосферы – от +40оС до –50оС.

За тропосферой следует стратосфера, а между ними – тропопауза. Протяжённость стратосферы примерно 40 километров. До высоты 30 километров температура стратосферы примерно –50оС, а затем начинает расти и на высоте 50 километров составляет +10оС. Это связано с наличием в стратосфере озонового слоя, расположенного на высоте 25-40 километров.

За стратосферой следует стратопауза, а далее – мезосфера. Т.к. озона в мезосфере существенно меньше, то и ниже температура. На высоте 80 километров температура примерно равна –70оС.

За мезосферой следует мезопауза, а потом – термосфера или ионосфера. Для неё характерно существенное повышение ткмпературы с высотой. На высоте 600 киломеров температура равна +1500оС, однако тела в ионосфере нагреваются примерно до +200оС.

После ионосферы следует ионопауза, а за ионопаузой – экзосфера. Её высота – более 800 километров от Земли.

До высоты 100 километров состав воздуха практически не меняется. Выше – газы переходят в атомарное состояние. Выше 600 километров в атмосфере преобладает гелий, а выше 2000 километров – водород.

Для существования атмосферы главное значение имеет баланс составляющих её газов, который поддерживается за счёт постоянно идущих процессов и круговоротов веществ.

Источники загрязнения атмосферы.

Существуют два разных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

От естественных источников в атмосферу поступает: пыль космическая (до 5 миллионов тонн в год), пыль вулканическая, пыль растительная, пыль от эрозий почвы, морская соль, дымы от пожаров, вулканические газы, газы от разложения растений и животных, газы от жизнедеятельности растений и животных. Естественные загрязнители носят распределённый характер. Уровень загрязнения одних является фоновым и мало изменяется. Особую роль играет атмосферная пыль. Она способствует конденсации паров воды и образованию осадков. Пыль и капли воды поглощают жёсткое ультрафиолетовое излучение и защищает живые организмы от излучения.

Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность, нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.

Химические превращения веществ в атмосфере.

Практически все химические вещества, попадая в атмосферу претерпевают превращения под действием солнечного света. Так, молекула А при взаимодействии с квантом света переходит в возбуждённое состояние: А+hν®A*.

В дальнейшем возможны следующие превращения:

1)      Дизактивация за счёт излучения: А*®hν.

2)      Дизактивация за счёт соударения: A*+D®D*+A.

3)      Диссоциация: A+®C+B.

Чаще всего, вновь образовавшиеся при диссоциации молекулы очень активны, и приводят к цепи химических превращений, в результате которых образуются нежелательные соединения, например фотохимический смог.

Последствия загрязнения атмосферы.

Запылённость.

Запылённость атмосферы оказывает влияние на отражающую способность Земли. Существует стандарт на суммарную запылённость атмосферы: 1500 кг/га. В промышленных районах запылённость достигает 60000 кг/га. Частицы пыли сокращают доступ ультрафиолетовой радиации и образуют ядра конденсации паров воды. Всё это увеличивает отражающую способность атмосферы и приводит к похолоданию климата. Пыль, попавшая на поверхность ледников, поглощает энергию и способствует их таянию. С другой стороны, промышленная пыль содержит токсичные вещества. Мелкодисперсная пыль свободно проникает в лёгкие и приводит к фиброзным изменениям. Токсичные вещества, содержащиеся в пыли, проникают через слизистую в организм и отравляют его. Особенно опасна асбестовая пыль. Она вызывает микротравмы на клеточном уровне, что приводит к раковым заболеваниям.

Загрязнение оксидами углерода.

Основную роль в прозрачности воздуха играет углекислый газ. Он свободно пропускает ультрафиолетовое излучение, но является экраном для инфракрасного излучения. Это приводит к повышению температуры приземного слоя атмосферы. Оксид углерода СО или угарный газ не оказывает влияния на физическое состояние атмосферы, но при этом влияет на организмы животных (разрушает гемоглобин, расстраивает нервную и сердечно-сосудистую системы).

Загрязнение оксидом серы.

Наиболее загрязнено соединениями серы северное полушарие. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается SO2, который потом окисляется до SO3. Соединяясь с водой, оксиды серы образуют серную и сернистую кислоты, которые, взаимодействуя с пылевыми частицами, образуют сульфаты и сульфиды. Накопление кислот и сульфатов в атмосфере приводит к выпадению кислотных осадков. В настоящее время, плотность дождевой воды над промышленными районами превышает норму в 10-1000 раз. Изменение рН атмосферных вод наиболее сильно сказывается на действии ферментов и гормонов живых организмов. Крупные виды в меньшей степени страдают от изменения рН, т.к. их защищает кожа. Наиболее сильно на кислотность воды реагирует молодь. В подкисленных водных экосистемах все организмы быстро вымирают или из-за прямого воздействия ионов водорода или из-за невозможности разложения или из-за отравления вредными веществами, образующимися из-за действия кислот на почву.

Оксиды азота.

Оксиды азота поступают в атмосферу в основном с выхлопными газами автомобилей, а также в результате высокотемпературного сжигания топлива тепловых электростанций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей оксид и диоксид азота превращаются друг в друга с образованием атомарного кислорода и азота. Атомарный кислород и озон вступают в соединение с углеводородами с образованием свободных радикалов – молекул, с незаполненными связями, вследствие чего обладающих высокой химической активностью. Свободные радикалы взаимодействуют друг с другом и с веществами, находящимися в атмосфере, образуя вторичные загрязнения – фотохимический смог.

Пути оздоровления воздушной среды.

1)      Современные очистные сооружения.

2)      Внедрение малоотходных и безотходных технологий.

3)      Восстановление лесов.

4)      Сокращение вырубки тропических лесов.

5)      Ужесточение законов по охране окружающей среды от различных видов загрязнений и воздействий.

Наземно-воздушная среда обитания.