1. Назовите два нижних слоя атмосферы

1. Мезосфера

2. Озоносфера

3. Тропосфера

4. Ионосфера

5. Экзосфера

6. Стратосфера

2 балла

2. Назовите

• постоянные составляющие атмосферного воздуха и укажите их концентрацию в объемных процентах;

Воздух в нижнем 100 км слое имеет постоянный газовый состав. Чистый и сухой воздух, в котором нет водяного пара, пыли и других примесей, представляет собой смесь газов, главным образом азота (78% объема воздуха) и кислорода (21%). Немного менее одного процента составляет аргон и в очень малых количествах находится множество других газов — ксенон, криптон, углекислый газ, водород, гелий и др

• переменные составляющие атмосферного воздуха;

Важнейшей переменной частью атмосферного воздуха является водяной пар. Это прозрачный газ без цвета, запаха и вкуса. Во взвешенном состоянии в атмосфере находятся жидкая и твердая вода (капли и кристаллы). Однако большая часть воды в атмосфере существует в виде пара. Максимальное количество водяного пара (до 4% от объема воздуха) в экваториальных широтах, то есть в районах, где тепло и выпадают наибольшие дожди. Мало водяного пара в жарких пустынях. Но наименьшее количество водяного пара в полярных широтах, где очень низкие температуры воздуха. При таких температурах в воздухе не может удерживаться в газообразном состоянии много воды (подробнее об этом в лекции о влажности воздуха). Роль водяного пара в атмосфере трудно переоценить. Вода в атмосфере — это облака, туманы, осадки. Соответственно, с водой связаны изменения радиационного и теплового режимов атмосферы и подстилающей поверхности. Как следствие, изменяется и динамика атмосферы.

К переменным частям атмосферного воздуха относятся также углекислый газ и озон. Особенная роль у двуокиси углерода (С0₂). С ним связывают парниковый эффект и он является пищей для всех зеленых растений на суше и на море (водорослей).

• случайные составляющие (следовые компоненты) атмосферы.

Случайные составляющие атмосферы, имеющие естественное происхождение, можно подразделить на космическую, природную, атмосферную пыль, а также результаты разложения веществ.

Космическая пыль образуется из остатков сгоревших метеоритов при их прохождении в атмосфере. Ежегодно на поверхность нашей планеты ее выпадает около 2 - 5 миллионов тонн.

Природная пыль - это мельчайшие твердые взвешенные частицы сверхмалого радиуса, а также еще более мелкие, так называемые, ядра конденсации. Они имеют как неорганическое, так и органическое происхождение и образуются в результате разрушения и выветривания горных пород, почвы, вулканических извержений, лесных, степных и торфяных пожаров, испарения с поверхности морей и океанов. Одним из самых мощных источников природной пыли в нижних слоях атмосферы являются безводные пустыни и степи. Кроме того, она образуется аэропланктоном - бактериями, спорами растений, плесневыми и другими грибами, продуктами гниения, брожения и разложения растений и животных.

Атмосферная пыль представляет собой мельчайшие кристаллы солей магния, натрия, калия и кальция. Она способствует конденсации водяных паров, а следовательно и образованию осадков. Кроме того, атмосферная пыль поглощает прямую солнечную радиацию и защищает живые организмы от солнечного излучения.

Биологическое разложение веществ ведет к образованию сероводорода, аммиака, углеводородов, оксидов азота, оксида и диоксида углерода. Все они попадают в атмосферу, но естественное загрязнение, как правило, не угрожает отрицательными последствиями для биогеоценозов и обитающих в них живых организмов, хотя кратковременные последствия возможны.

5 баллов

3. Главным источником теплоты для атмосферы является:

1. УФ излучение Солнца

2. ИК излучение подстилающей поверхности

3. ИК излучение атмосферы

1 балл

4. Назовите два основных парниковых газа. Каковы их антропогенные и природные источники?

Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон[

Водяной пар является основным естественным парниковым газом, который ответственен более чем за 60 % эффекта.

Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность биосферы, деятельность человека. Антропогенными источниками являются: сжигание ископаемого топлива; сжигание биомассы, включая сведение лесов; некоторые промышленные процессы приводят к значительному выделению углекислоты (например, производство цемента). Основными потребителями углекислого газа являются растения, однако, в состоянии равновесия, большинство биоценоза за счет гниения биомассы поглощает приблизительно столько же углекислого газа, сколько и производит.

Основными антропогенными источниками метана являются пищеварительная ферментация у скота, рисоводство, горение биомассы (в т. ч. сведение лесов). Как показали недавние исследования, быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил в первом тысячелетии нашей эры (предположительно в результате расширения сельхозпроизводства и скотоводства и выжигания лесов). В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40 %, но снова стала расти в последние столетия (предположительно в результате увеличения пахотных земель, пастбищ и выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего скота, количества нечистот, выращивания риса). Некоторый вклад в поступление метана дают утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов.

Большая часть тропосферного озона образуется, когда оксиды азота (NOx), окись углерода (СО) и летучие органические соединения вступают в химические реакции в присутствии кислорода, водяных паров и солнечного света. Транспорт, промышленные выбросы, а также некоторые химические растворители являются основными источниками этих веществ в атмосфере. Метан, атмосферная концентрация которого значительно возросла в течение последнего столетия, также способствует образованию озона. Время жизни тропосферного озона составляет примерно 22 дня, основными механизмами его удаления являются связывание в почве, разложение под действием ультрафиолетовых лучей и реакции с радикалами OH и HO2

Газ	Формула	Вклад (%)
Водяной пар	H2O	36 – 72 %
Диоксид углерода	CO2	9 – 26 %
Метан	CH4	4 – 9 %
Озон	O3	3 – 7 %

5 баллов

5. Опишите парниковый эффект, его проявления и причины, а также влияние деятельности человека на него.

Парниковый эффект – подъем температуры на поверхности планеты в результате тепловой энергии, которая появляется в атмосфере из-за нагревания газов. Основные газы, которые ведут к парниковому эффекту на Земле – это водяные пары и углекислый газ.

Явление парникового эффекта позволяет поддерживать на поверхности Земли температуру, при которой возможно возникновение и развитие жизни. Если бы парниковый эффект отсутствовал, средняя температура поверхности земного шара была бы значительно ниже, чем она есть сейчас. Однако при повышении концентрации парниковых газов увеличивается непроницаемость атмосферы для инфракрасных лучей, что приводит к повышению температуры Земли.

По мнению ученых, с 90-процентой вероятностью наблюдаемые изменения климата связаны с деятельностью человека – сжиганием углеродного ископаемого топлива (т.е. нефти, газа, угля и др.), промышленными процессами, а также сведением лесов – естественных поглотителей углекислого газа из атмосферы.

4 Балла

6. Предложите пути снижения парникового эффекта.

• Ограничения и сокращения потребления ископаемого углеродного топлива (угля, нефти, газа);

• Повышения эффективности потребления энергии;

• Внедрения мер по энергосбережению;

• Более широкого использования неуглеродных и возобновляемых источников энергии;

Развития новых экологически чистых и низкоуглеродных технологий;

• Через предотвращение лесных пожаров и восстановление лесов, поскольку леса – естественные поглотители углекислого газа из атмосферы.

2 Балла

7. Какие из нижеперечисленных соединений НЕ участвуют в разрушении озонового слоя:

1. Оксиды азота

2. Фторхлорпроизводные углеводородов

3. Оксиды серы

4. Фторбромпроизводные углеводородов

1 балл

8. Что такое фреоны? В чем их опасность?

Фреоны (другое их название ‑ хлорфторуглероды) представляет собой бесцветные газы или жидкости, без запаха, как правило, хорошо растворимые в органических растворителях, а также во многих смазочных маслах и практически нерастворимые в воде. Фреоны – это смесь метана и этана, в которых атомы водорода замещаются атомами фтора и хлора.

Озоновый слой – редчайшее богатство, оценить которое человечество смогло сравнительно недавно. Только в 1987 году все цивилизованные страны подписали Монреальский протокол, воспрещающий изготовление и применение наиболее губительных веществ для озона  фреонов. 

В 1974 году американцы Крутцен, Роуленд, Молина выставили на всеобщее обозрение процесс разрушения фреонами атмосферного озонового слоя. Это непростая цепная реакция, в результате которой одна молекула хлорсодержащего фреона разрушает до 200 молекул озона, а одна молекула бромсодержащего - до 1 000 000. При этом, фреоны – очень устойчивые элементы. Продолжительность их жизни доходит до 100 лет, что особенно пугает, потому что у них в запасе огромное количество времени, чтобы достичь верхних слоев атмосферы. 

Фреоны очень инертны в химическом отношении, поэтому они не горят на воздухе, взрывобезопасны даже при контакте с открытым пламенем. Однако при нагревании фреонов свыше 250 °C образуются весьма ядовитые продукты, например фосген СОСl2, который в годы первой мировой войны использовался как боевое отравляющее вещество.

Под действием температур свыше 400 °C фреон может разлагаться с образованием высокотоксичных продуктов: тетрафторэтилена (4‑й класс опасности), хлористого водорода (2‑й класс опасности), фтористого водорода (1‑й класс опасности).

По шкале "вредности" фреонов Хладон 22 (Фреон 22) относится к веществам 4‑го класса опасности. Эти вещества обладают наркотическим действием, вызывает слабость, переходящую в возбуждение, спутанность сознания, сонливость, при больших концентрациях ‑  удушье. При попадании на кожу  жидкий фреон может вызвать "обморожение" (пузыри, некроз).

2 Балла

9. Объясните, почему даже в самых чистых районах pH дождевых осадков имеет слабокислую реакцию?

Даже нормальная дождевая вода имеет слабокислую реакцию из-за наличия в воздухе диоксида углерода