3. Атмосферный воздух как природный ресурс

1. Характеристика атмосферы как природного ресурса

Атмосфера, общая масса которой составляет 5х10¹⁵ т, простирается до 3000 км вверх. Основная масса воздуха (до 80%) сосредоточена в нижнем, приземном слое – тропосфере, толщина которого 11-12 км. При удалении от Земли происходит понижение температуры на 6°С на каждый километр. Далее, на высоте 18-20 км, понижение прекращается, и температура остается почти постоянной -60-70°С Этот участок называют тропопаузой. На высоте 20-50 км находится стратосфера, в которой сосредоточена остальная часть кислорода. Следующий слой воздуха, расположенный на высоте 50-80 км, называется мезопауза, затем идет слой термосферы (80-1000 км) и экзосферы (1000-2000 км). Это разреженные слои, представленные отдельными атомами и молекулами газов. Плотность атмосферы 0,001 г/см3, т.е. в 1000 раз меньше плотности воды. Атмосфера защищает живые организмы от мощного потока космического излучения.

Атмосферный воздух прозрачен, его состав: азот -78,08%, кислород-20,95%, остальное - инертные газы, пары воды, углекислый газ, озон и т.д. По газовому составу атмосферу подразделяют на ГОМОСФЕРУ (до 100 км), имеющую состав, сходный с приземным воздухом, и ГЕТЕРОСФЕРУ – отличающуюся по составу.

Наиболее важным компонентом атмосферы является кислород. В первичной атмосфере кислорода не было. Его накопление связано с процессом фотосинтеза. Кислород используется для дыхания организмов всего животного мира, а также применяется во всех процессах горения. Человек потребляет в сутки 500 л кислорода, пропуская через легкие 12 т воздуха. Смерть от удушья наступает через 4-5 минут. На сгорание различных видов топлива сейчас используется до 25% кислорода, производимого растениями, а дерево средней величины производит в сутки 1500 л кислорода. В настоящее время поступление кислорода в атмосферу уменьшается из-за сокращения площадей лесов, опустынивания территорий, роста городов и транспортных магистралей. Через 150-180 лет количество кислорода может сократиться на треть. Решение проблемы есть – это сохранение лесов.

Баланс газов исключительно важен для всех живых организмов. Азот выделяется при мощных геологических процессах (извержениях вулканов, землетрясениях), при разложении органических соединений, а изымается из воздуха за счет деятельности клубеньковых бактерий. В промышленности атмосферный азот используется для производства азотных удобрений, причем объем производства удваивается каждые 6 лет. В будущем возможно превышение объема его изъятия над поступлением, но проблема компенсации пока еще не решена.

2. Загрязнение атмосферы

Атмосферный воздух является неисчерпаемым природным ресурсом, однако очень остро стоит проблема его загрязнения. Естественными источниками загрязнения атмосферы являются процессы извержения вулканов, лесные пожары, пыльные бури, выветривание и т.д. К искусственным (антропогенным) источникам загрязнения относят промышленные и теплоэнергетические предприятия, транспорт, системы отопления жилищ, сельское хозяйство, места складирования и разложения бытовых отходов. Антропогенные загрязнения более опасны для атмосферы, т.к. в воздух поступают инородные, не свойственные естественным условиям, вещества. Проблема загрязнения атмосферы возникла около 200 лет назад в крупных промышленных центрах, но, в то время загрязненные массы воздуха над фабриками и заводами разбавлялись массами чистого воздуха с незаселенных территорий. В настоящее время концентрация загрязняющих веществ увеличивается, что вызывает изменения в биосфере.

Наиболее опасны выбросы химической промышленности: диоксид серы, сероводород, оксиды азота, углеводороды, галогены и др. Такие вещества могут вступать в химические реакции друг с другом, образуя новые, высокотоксичные соединения. В целом в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается более 400 млн. т загрязнителей. До 60% загрязнений связано с работой транспорта, в особенности автомобильного. В России ежегодно от работы транспорта в атмосферу поступает 16,5 млн. т веществ, в том числе от автотранспорта – 13,5 млн. т. В результате этого городской воздух в 20 раз грязнее деревенского, и в 2000 раз грязнее океанского воздуха.

Загрязнение атмосферы приводит к неблагоприятным изменениям, которые носят глобальный характер, т.к. воздушные массы переносят загрязнения на большие расстояния.