Лекція №2
Тема: ЕКОЛОГІЧНІ ПРОБЛЕМИ АТМОСФЕРИ.
План:
Будова атмосфери.
Шляхи і джерела забруднення атмосфери.
Заходи боротьби із забрудненням атмосфери.
Література:1,3,5,6,9,10,11,15,16,19,22,24,30,31,33,36,42.
1. Будова атмосфери
Повітряна оболонка Землі - атмосфера, є однією з найголовніших умов життя. Маса атмосфери колосальна проте атмосферне повітря можна вважати невичерпним природним ресурсом лише умовно, адже людині для життя потрібне повітря певної якості. А під впливом антропічного фактора його хімічний склад і фізичні властивості дедалі погіршуються, на Землі вже практично не залишилося таких ділянок, де повітря зберігало б свою первісну чистоту та якість. Сучасна атмосфера складається з таких основних компонентів: азот (78,084%), кисень (20,946%), аргон (0,934%), вуглекислий газ (0,027%), малі домішки - водень, неон, гелій, метан, криптон тощо (в сумі близько 0,009%). Крім того в атмосфері є пари води, вміст яких коливається від 0,2 (в полярних широтах) до 3% (поблизу екватора), а також аерозолі, тобто завислі у повітрі надзвичайно дрібні тверді й рідкі частинки різних речовин, вміст яких сильно змінюється.
Основні складові частини атмосфери - азот, кисень і вуглекислий газ - відіграють дуже важливу роль з біосфері.
Азот - основна складова частина атмосфери. Він є обов'язковим компонентом білків, де його міститься 15-19%. Антропічна діяльність призводить до значних змін у балансі сполук азоту. Велика кількість окисів азоту викидається в атмосферу внаслідок роботи автомобільних і авіаційних двигунів, електрозварювання тощо. Багато цих сполук утворювалося під час ядерних вибухів у атмосфері. Окиси азоту дуже шкідливі, їх наявність у вихлопних газах зумовлює утворення фотохімічного смогу в містах, кислотні дощі, руйнування захисного озонового шару атмосфери тощо.
Кисень - активний окислювач, що бере участь у хімічних реакціях у біосфері, гідросфері та літосфері. Основне джерело кисню - це фотосинтез зелених рослин. Близько 20% усього кисню в атмосферу постачає морський фітопланктон, а 80% кисню виробляє наземна рослинність, переважно тропічні ліси.
Людина дуже необдумано використовує кисень в процесі своєї діяльності. На спалювання палива щорічно витрачається 23 % кисню, що надходить у атмосферу за рахунок фотосинтезу. З огляду на те, що діяльність людини призводить до зникнення лісів, пригнічення активності морського фітопланктону загальна кількість кисню в атмосфері щорічно зменшується на 10 млрд. т.
Вуглекислий газ - активна складова атмосфери, яка є обов'язковим компонентом фотосинтезу рослин. Цей газ утворюється під час спалювання органічних речовин, гниття, виділяється з вулканічними газами. Діяльність людини призводить до збільшення кількості СОз в атмосфері. Вчені, прогнозують подвоєння змісту вуглекислого газу в атмосфері до середини XXI ст., що викличе значне (приблизно на 2,5%) підвищення середньорічної температури за рахунок парникового ефекту.
До сумарних викидів вуглекислого газу чималий внесок робить автотранспорт. На другому місці за розмірами викидів вуглекислого газу знаходиться паливне енергоустаткування. На початку нашого століття вміст вуглекислого газу в атмосфері складав 0,03% за об'ємом, а тепер він становить 0,035%.
Варто також зауважити, що кисень, азот і вуглець беруть активну участь у хімічному вивітрюванні гірських порід. Дуже важливою є роль озону 03, який поглинає більшу частину ультрафіолетового випромінювання Сонця, що у великих дозах є небезпечним для живих організмів. Тверді частинки, яких особливо багато над містами, слугують ядрами конденсації (навколо них утворюються краплі води і сніжинки).
Аерозолі, що містяться в атмосфері, поділяють на чотири групи: сульфатні, вулканічного й промислового походження; морські (частки морських солей); мінеральні (пил із земної поверхні); вуглеводневі (переважно сажа) промислового походження. Частки аерозолів поглинають і розсіюють тепло, що призводить до нагрівання шарів атмосфери, збагачених аерозолями, і зменшення надходження тепла до земної поверхні. В цілому запилення атмосфери зумовлює зниження температури земної поверхні.
Висота, межі й будова атмосфери
Верхню межу атмосфери умовно проводять на висоті близько 1000 км, хоча вона простежується набагато вище — до 20 000 км, але там вона дуже розріджена.
Через різний характер змін температури повітря з висотою, інших фізичних властивостей в атмосфері виділяють кілька частин, що відокремлюються одна від одної перехідними шарами.
Тропосфера — найнижчий і найщільніший шар атмосфери. Його верхню межу проводять на висоті 18 км над екватором та 8—12 км — над полюсами. Температура в тропосфері знижується в середньому на 0,6 °С на кожні 100 м. Для неї характерні значні горизонтальні відмінності у розподілі температури, тиску, швидкості вітру, а також утворення хмар і опадів. У тропосфері відбувається інтенсивний вертикальний рух повітря — конвекція. Саме у цьому нижньому шарі атмосфери в основному формується погода. Тут зосереджена майже вся водяна пара атмосфери.
Стратосфера поширюється в основному до висоти 50 км. Концентрація озону на висоті 20—25 км сягає найбільших значень, утворюючи озоновий екран. Температура повітря в стратосфері, як правило, підвищується з висотою в середньому на 1—2 °С на 1 км, досягаючи на верхній межі 0 °С і вище. Це відбувається за рахунок поглинання озоном сонячної енергії. У стратосфері майже немає водяної пари і хмар, а ураганні вітри дмуть зі швидкістю до 300— 400 км/год.
У мезосфері температура повітря знижується до -60...-100 °С, відбуваються інтенсивні вертикальні й горизонтальні переміщення повітря.
У верхніх шарах термосфери, де повітря дуже іонізоване, температура знову підвищується до 2000 °С. Тут спостерігаються полярні сяйва і магнітні бурі.
Атмосфера відіграє велику роль у житті Землі. Вона запобігає надмірному нагріванню земної поверхні вдень і охолодженню її вночі, перерозподіляє вологу на Землі, захищає її поверхню від падінь метеоритів. Наявність атмосфери є неодмінною умовою існування органічного життя на нашій планеті.