Атмосфера

ХОС –комплекс научных дисциплин, объектом изучения кот. явл. хим. процессы в ОС. Напр., химия воды, почв, атм. воздуха, гемохимия..

Экологическая химия – эта наука даёт представление о хим. процессах, протекающих в ОС под влиянием антропогенной деятельности и о воздействии ЗВ на состояние ОС.

Атмосфера - это составная часть биосферы, представляет собой газообразную оболочку Земли, вращающуюся вместе с ней, как единое целое. Атмосфера явл. самым маленьким геологическим объектом на земле. Масса атмосферы 0,0053*10²⁴г, гидросферы 2,4*10²⁴г, земной коры 24*10²⁴г, мантии 4000*10²⁴г, ядра 1900*10²⁴г. Причём, примерно 90% массы воздуха находится на высоте <15км, 99% - <30км, 99,9% - до 48км от поверхности Земли.

Значение атмосферы: 1. человек потребляет от 5 до 100 л/мин воздуха. 2. атмосфера надёжно оберегает нас от многочисленных космических опасностей(УФ, осколки метеорита). 3. газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного нагревания и остывания, т.е. нет резких перепадов температур. 4. большое значение в распределении света: атм. воздух разбивает солн. лучи на мн-во мелких луче, т.е. создаёт то равномерное освещение, к кот. мы привыкли. 5. служит проводником звуков.

Свойства атмосферы: 1. ограниченные размеры => она оч. чувствительна к загрязнению. 2. высокая степень перемешивания в пределах всего объёма как в гориз., так и вертик. направлениях. в гориз. –благодаря вращению Земли; в вертик. –результат нагревания поверхности Земли приходящими солн. излучениями. 3. постоянство состава главных компонентов и чрезвычайно высокая изменчивость мн-ва малых примесей атмосферы.

На 99,9% по объёму воздух нижних слоёв атмосферы (до 90-100км) составляют N₂, O₂, Ar, H₂, инертные газы(He, Ne, Xe). Все остальные компоненты изменяются как по времени, так и в различных частях атмосферы.

Непостоянные газовые примеси природного происхождения:

-водяной пар - конц. зависит от высоты слоя воздуха, т.е. основная масса воды распределяется в слое воздуха до 6км; зависит о времени года, от географ. широты. (сам. влажная зона на экваторе), от температуры.

-оксиды азота( NO, NO₂) – образуется при электрических зарядах во время гроз

-аммиак – образуется в результате распада органических азотсодержащих веществ

-взвешенные вещества – м.б. различного природного происхождения, состоять из солевых частиц

-озон – образуется в чистой атмосфере в результате фотохим. процессов и при электронных разрядах. Кольцо озона –окружающий Землю слой, эквивалентная толщина кот. на высоте 25-30км составляет 0,3см при НУ (0⁰, 765мм рт. ст.)

Состав сухого атм. Воздуха на уровне моря в %объёмных.

1. азот 78,084%об

2. кислород 20,948%об

3. аргон 0,944%об

4. CO₂ 3,65*10^-2 %об

5. Неон 1,818*10^-3 %об

6. Гелий 5,24*10^-4 %об

7. Озон зимой -2*10^-6 %об, летом -120*10^-6 %об

8. NO 2*10^-6 %об

Атмосфера делится на слои, кот. различаются температурой, степенью ионизации молекулы, давлением. Атмосфера делится на верхнюю (мезосфера, термосфера) и нижнюю (тропосфера, стратосфера).

Тропосфера: 0 – (8-18)км над уровнем моря, t=15-(-56)

Стратосфера: (8-18) – (50-55), -56-(-2)

Мезосфера: (50-55) – (80-85), -2 – (-90)

Термосфера: (80-85) – 1000, -92 - 1200

Основная энергия Солнца поступает на Землю в виде коротковолновой радиации. При этом нагревается подстилающая поверхность и как всякое нагретое тело будет излучать в ИК излучении длинноволновое излучение. Часть этого излучения поглощается воздухом, в результате чего возникает конвекция, т.е. подъём нагретого воздуха. По мере подъёма воздуха происходит его охлаждение и => наблюдается отрицательный высокий градиент температур. Температура падает на 0,5-0,6^оС на каждые 100м высоты (в тропосфере). Тепловой режим стратосферы определяется содержанием в ней переменного компонента – озона.

О₂ + h V à 2О^о t = 242нм

О^о + О₂ à O₃ +м^*

O₃ + h V àО₂ + О^о t < 310нм

O₃ + О^о à 2О^о + 392кДж

м^* - молекула О₂ или N_2, принимающие на себя избыточную энергию.

Выделение тепловой энергии при разрушении озона приводит к изменению знака высотного градиента. В мезосфере конц. озона ничтожна, поэтому температура в не йниже. В термосфере значительное понижение температур обусловлено тем, что молекулам в сильноразреженной атмосфере сообщается высокая энергия поступательного движения (и связанная с ним высокая температура) за счёт прямого солн. излучения с оч. короткой длиной волны t < 120нм. Внешней оболочкой атмосферы явл. экзосфера, кот. начинается с высоты 1000км и простирается на огромное расстояние постепенного перехода в межпланетное пространство. Экзосфера явл. областью диссипации атм. газов – процесс преодоления атомами и ионами поля притяжения Земли.

Давление в атмосфере с высотой монотонно и равномерно уменьшается. При давлении на уровне моря при НУ (101,3кПа, 288К) международная барометрическая формула для тропосферы выглядит так: Р_(н) = 101,3(1- 6,5*Н/288)^5,255 (кПа), где Н – высота в м.