Лекция №3.

АТМОСФЕРА ЗЕМЛИ

(К.Х.Н., доцент в.Ю. Александров)

Атмосфера Земли (понятие, химический состав)

Атмосфера – внешняя газообразная оболочка Земли с постоянно убывающей концентрацией газов до высоты 1100-1400 км. Слой, непосредственно прилегающий к поверхности Земли называется тропосферой. Высота тропосферы над экватором 16-18 км., в умеренных широтах 10-12 км., над полюсами 7-8км. Выше тропосферы до высот 50 км. располагается стратосфера. В предыдущих лекциях был дан краткий анализ сложных и многоэтапных геологических и биологических процессов, которые предшествовали формированию современной атмосферы. В настоящее время химический состав сухого воздуха у поверхности Земли представлен следующими элементами в молекулярном и атомарном состоянии, в объемных %:

- азот (двухатомная молекула)- 78,09

- кислород (двухатомная молекула) – 20,95

- аргон (атом) – 0,93

- диоксид углерода (трехатомная молекула) – 0,03

- водород (двухатомная молекула) – 0,00005

- закись азота (трехатомная молекула) - 0,00005

- озон (трехатомная молекула) - 0,000001

Остальное инертные газы (одноатомные) – гелий, неон, криптон, ксенон, радон.

Количество водяных паров непостоянно и колеблется в зависимости от сезона, климата и погоды от 0,1 до 2,8%.

Необходимо отметить, что с увеличением высоты состав атмосферы заметно меняется с увеличением доли легких газов (водород, гелий) и снижением концентрации тяжелых газов (диоксид углерода, радон).

Понятие «загрязнение атмосферного воздуха» можно раскрыть, как выброс в атмосферу химических веществ, которые приводят к изменению названного выше состава воздуха.

Важнейшая роль в понимании химии атмосферы и существовании жизни на Земле принадлежит озону. Эта трехатомная молекула кислорода образуется при мощном энергетическом воздействии на двухатомную молекулу кислорода, это либо коротковолновое гамма-излучение Солнца, либо электрические разряды молний. В приземной атмосфере концентрация озона очень мала (0,000001%). Однако, с увеличением высоты она возрастает с прохождением через максимум на высоте 20-30 км. Общее содержание озона в атмосфере можно характеризовать слоем, приведенным к нормальным условиям (0С, 1 атм.). Условная толщина такого слоя составляет 0,4-0,6 см. Содержание озона в атмосфере зависит от географической широты и времени года. Как правило, оно больше в высоких широтах, максимально весной и минимально осенью. Кроме того, в определенных местах атмосферы содержание озона уменьшается на 40-50%. Эти места называются озоновыми дырами.

Атмосферный озон играет важнейшую роль в обеспечении условий жизни на Земле. Он задерживает губительное для всего живого ультрафиолетовое излучение Солнца. С другой стороны, он поглощает инфракрасное излучение Земли, препятствуя ее охлаждению. Содержание и перемещение озона в атмосфере влияет на метеорологическую обстановку.

Таким образом, озон, является обязательным условием существования жизни на Земле, таким же как кислород и вода. Это накладывает особые требования на сохранение озонового слоя.

В настоящие время состав атмосферы поддерживается процессами круговорота углерода, азота, кислорода, серы, фосфора, которые были рассмотрены в предыдущей лекции. Расширяя рассуждения, проведенные для озона, можно заключить – любое значимое изменение состава атмосферы приведет к губительным последствиям для жизни на Земле, в первую очередь высших ее форм.

Загрязнение атмосферы.

Естественные факторы.

К естественным факторам загрязнения атмосферы можно отнести залповые выбросы химических веществ при извержении вулканов. В составе вулканических газов преобладает водяной пар (50-85% состава), который не приводит к изменению состава атмосферы. Влияние на состав воздуха оказывает выброс углекислого газа (до 10% состава), сернистый газ (5%), хлористый водород (2-5%), фтористый водород (0,02-0,05%). Извержения всегда сопровождаются выбросом пепла, который хотя не определяет устойчивый состав атмосферы, но сильно влияет на поступление тепла от Солнца на Земную поверхность и приводит к похолоданию на планете. Это подтверждено многочисленными историческими фактами понижения температуры после сильных извержений вулканов.

Другим естественным источником выбросов загрязнителей являются лесные пожары, если их причиной являются молнии, а не поджоги человеком.