Лекция 17. Атмосфера

Земля окружена газовой оболочкой – атмосферой (греч. Atmos - пар + sphaira – сфера), масса которой составляет 4,5- 5.15 ·10*15 т. Атмосфера Земли образована смесью газов, называемой воздухом. Воздух состоит из смеси газов (азот, кислород, углекислый газ, инертные газы), взвешенных аэрозольных частиц, водяных паров. Его основные составляющие – азот и кислород, находящиеся в соотношении приблизительно 4:1. В слое до 5,5 км сосредоточено 50 % всей массы атмосферы, а в слое 40 км – до 99 %.

Роль атмосферы:

•Защищает биосферу от космического, ренгеновского и коротковолнового ультрафиолетового излучения,

•При взаимодействии с солнечным ветром участвует в образовании магнитосферы Земли, и дополнительного магнитного поля Земл за счёт ионизации атомов и молекул атмосферы (ионосферы) на высоких широтах,

•Является передаточной средой, через которую поступает солнечная радиация: радиоволны, ИК-излучение, видимый свет, УФ-излучение.

•Обеспечивает сохранение на Земле воды,

•Оказывает существенное влияние на многие энергетические, геологические, и гидрологические процессы, происходящие на поверхности земли,

•Служит одним из главных факторов климотообразования (определяет в значительной степени количество и качество солнечной радиации у поверхности земли; является местом образования осадков),

•Является резервуаром, принимающим газообразные продукты для обмена веществ,

•Является местом, где осуществляется массоэнергообмен между живой и неживой природой,

•Является источником питания для некоторых организмов (некоторые микроорганизмы усваивают азот атмосферы; из углекислого газа и воды растения синтезируют органические вещества),

•Влияет на свойства почвы,

•Является источнком некоторых видов сырья (азота, кислорода, гелия и аргона),

•Необходима для дыхания человека, животных, растений,

•Позволяет человеку ориентироваться в окружающей обстановке, воспринимая органиами чувств различные сигналы.

•Через воздушную среду происходят процессы теплообмена организма с внешней средой.

На здоровье человека влияют:

•Резкие изменения физических свойств атмосферы,

•Резкие изменения химических свойств,

•Загрязнение токсическими веществами,

•Загрязненение патогенными микроорганизмами.

Ватмосфере постоянно присутствуют пыль, разнообразные токсические вещества, газы, микроорганизмы.

Химические вещества природного происхождения, содержащиеся в воздухе, могут активно влиять на человека. Так, морские соли, содержащиеся в морском и приморском воздухе, ароматическеие вещества растений (базилик, монарда, роза, розмарин, шалфей и т.д.), фитонциды (чеснока, лука) оказывают благоприятное влияние, особенно на больных с забо-

182

леваниями верхних дыхательных путей и лёгких. Летучие вещества, выделяемые дубом, тополем, берёзой, способствуют повышению окислительно-восстановительных процессов в организме, а летучие вещества сосны и ели угнетают тканевое дызание. Поэтому высокая концентрация терпенов в воздухе хвойных лесов могут оказывать неблагоприятное воздействие на больных с сердечно-сосудистой патологией.

Токсическое действие оказывают летучие вещества дурмана, хмеля, магнолии, черёмухи и других растений.

Антропогенные влияния на атмосферу.

Рядом учёных отмечено разрушительное антропогенное влияние на атмосферу. Размеры этого влияния уже сопоставимы с аналогичными катастрофическими природными яв-

лениями. К наиболее глобальным экологическим последствиям относятся:

•увеличение содержания углекислого газа и различных аэрозолей,

•снижение конценрации кислорода и азона,

•парниковый эффект,

•кислотные дожди.

Производственная деятельность человеческого общества связана с изменением различных свойств воздушной среды. Одно из существенных воздействий связано с различной степени изменениями физических факторов атмосферы:

•Температуры воздуха

•Подвижности воздуха

•Электрического состояния

•Радиоактивности

•Интенсивности солнечной радиации.

Химическое загрязнение атмосферного воздуха.

Чистый воздух, лишённый газообразных и пылевидных примесей, в природе не встречаеься. Это связано стем, что между атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой осуществляется постоянный физико-химический и биологический обмен.

Кчислу примесей, выделяемых естественными источниками, относятся:

•пыль (растительного, вулканического, космического происхождения, возникающая при эрозии почвы, частицы морской соли),

•туман,

•дымы и газы от лесных и степных пожаров,

•газы вулканического происхождения,

•различные подукты растительного, животного и микробиологического происхождения,

Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым.

Ватмосферном воздухе могут содержаться в различных количествах и другие газы:

аммиак, хлор, сероводород, различные соединения углерода и азота и др., являющимися в основном результатом антропогенного загрязнения (см. ниже).

Из почвы в атмосферу поступают эманации радиоактивных элементов и газообразные продукты обмена почвенных бактерий.

Ввоздухе могут содержаться ароматические вещества и фитонциды, выделяемые растениями. Многие из них обладают бактерицидными свойствами. Воздух лесов содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух городов.

Ввоздухе имеются взвешенные частицы в твёрдом и жидком состоянии: морские соли, органические вещества (бактерии, споры, пыльца растений и др.), минеральные частицы вулканического и космического происхождения. Содержание этих веществ в воздухе определяется особенностями подстилающей поверхности, характером растительности, наличием морей и других водоёмов и т.д.

К наиболее мощным факторам атмосферы, оказывающим существенное влияние на здоровье, относится химическое загрязненние окружающей среды/

183

Антропогенные источники химического загрязнения атмосферы:

•Промышленные выбросы,

•Транспортные (выхлопные газы транспорта с дизельными двигателями; асбестовые волокна с ходовой части автомобилей, фрагменты автомобильных покрышек),

•Энергетические (сжигание топлива),

•Пожары,

•Сельское хозяйство (использование удобрений, ядохимикатов).

•Военные действия, в том числе испытания оружия.

•Бытовые.

Естественные примеси, поступающие в атмосферный воздух в результате стихийных природных процессов, отличаются однообразием и ограниченными масштабами. В то же время, антропогенные примеси многообразны по своему составу. При этом количество этих примесей постоянно растёт.

Химические вещества поступают в окружающую среду в виде:

•Твёрдых отходов,

•Жидких,

•Газообразных.

Химические атмосферные загрязнители деляться на:

1.Первичные - поступают непосредственно в атмосферу.

2.Вторичные – результат химических, фотохимических и физикохимических превращения первичных (сернистый газ → серный ангидрид + пары воды → серная кислота; серный ангидрид + аммиак→ кристаллы сульфата аммония и т.д.)

Внастоящее время насчитывается более 3500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу. При этом их количество постоянно увеличивается.

Восновном существует три основных источника загрязнения атмосферы – промыш-

ленность, ТЭЦ (бытовые котельные) и транспорт. Доля каждого из этих источников загрязнения воздуха значительно отличается в зависимости от места.

Промышленное загрязнение.

Внастоящий момент общепризнано, что наиболее сильно загрязняет атмосферу промышленное производство. Если в начале ХХ века в промышленности применялось 19 химических элементов, то в середине века стало использоваться 50, а в конце – практически все элементы таблицы Менделеева. Это существенно сказалось на составе промышленных выбросов и привело к качественно новому загрязнению атмосферы. Это относится к тяжёлым и редким металлам, синтетическим соединеним, не существующим и не образующимся в природе, радиоактивным, бактериологическим и другим веществам.

Таблица 1. Содержание выброса токсических веществ от промышленных предприятий.

184