
- •Химическая экология и экологическая химия
- •2. Загрязнение окружающей среды
- •3. Химические загрязняющие вещества, их источники и распространение в биосфере
- •Классификация веществ по характеру взаимодействия на живые организмы
- •Экологическое нормирование.
- •Основные понятия: пдк и индекс загрязнения.
- •3. Вида экологического стандарта пдк санитарной оценки разных сред
- •1. Химические элементы биосферы
- •1. Состав, изменение температуры атмосферы
- •2. Химические процессы в атмосфере
- •3. Проблема стратосферного озона
- •4.Воздух, которым мы дышим
- •1. Состав гидросферы
- •2. Свойства природных вод и их качество
- •3. Химические процессы в гидросфере
- •4. Вода в нашей жизни
- •1.Состав литосферы.
- •2. Химические процессы в литосфере
- •3. Почва: особенности состава и происходящих в ней процессов
- •4. Почва, удобрения, пестициды и наше здоровье
- •2. Состав биосферы
- •3. Процессы в биосфере
- •4. Внешняя, внутренняя и духовная среда человека
- •1. Сущность ноосферной концепции
- •2. О гармонизации сознания человека и общества
1.Состав литосферы.
Литосфера (от греч. lithos — камень) — твердая оболочка Земли, включает земную кору и часть верхней мантии планеты, имеет толщину от 50 до 75 км на континентах и 5—10 км ниже дна океана. Верхние слои литосферы (2 — 3 км, а по некоторым данным — до 8,5 км) иногда называют литобиосферой. В этой части литосферы существуют или способны существовать живые организмы или жизнеспособные системы, в основном особые виды анаэробных бактерий.
Одно из отличий литосферы от других объектов окружающего нас мира заключается в том, что она является постоянным местом обитания человека, а поэтому в наибольшей степени подвержена антропогенному воздействию (с учетом эксплуатации поверхностного слоя и недр Земли). При этом максимальному загрязнению и разрушению подвергается почва — самый верхний слой литосферы.
Недра Земли — часть земной коры, в пределах которой возможна добыча полезных ископаемых. Очевидно, что недра по глубине не имеют определенной границы (граница определяется уровнем научно-технического прогресса). Максимальное достижение геологической практики — Кольская сверхглубокая (12 км) скважина. Очевидно, что эта нижняя граница недр будет неуклонно смещаться к центру Земли.
В составе земной коры, усредненная плотность которой 2,8 г/см3, преобладают легкие элементы. По мере движения к центру планеты увеличивается содержание тяжелых элементов. Это обусловлено процессом формирования нашей планеты: легкие элементы из расплава всплывали на поверхность, образуя литосферу, а также атмосферу и гидросферу. Плотность верхней мантии составляет 5,5 г/см3. .
На глубине до 10 — 20 км земная кора на 99,5% состоит из 13 химических элементов Периодической системы, которые находятся в 1 — 4-м периодах.
По другим источникам, к основному составу земной коры относят после магния следующие химические элементы (в порядке убывания их количественного содержания): Ti, H, Mn, P, F, Ва, S, Sr, С, О. Наибольший вклад в общий химический состав земной коры вносят восемь химических элементов: О, Si, Al, Fe, Ca, Na, К, Mg.
Содержание (мае. %) основных элементов в земной коре составляет:
Кислород |
49,13 |
Кремний |
26,00 |
Алюминий |
7,45 |
Железо |
4,20 |
Кальций |
3,25 |
Натрий |
2,40 |
Калий |
2,35 |
Магний |
2,35 |
Водород |
1,00 |
Титан |
0,61 |
Углерод |
0,35 |
Хлор |
0,20 |
Фосфор |
0,10 |
Отметим, что кислород, являясь главным и наиболее распространенным химическим элементом земной коры, составляет почти половину ее массы и 92 % объема образованных ими соединений. Химические элементы в земной коре находятся, как правило, в связанном состоянии. Природные химические соединения часто называют минералами. В самом общем плане минералы — это природные химические соединения или их смеси, представляющие результирующие продукты химических реакций и физических процессов, происходивших или происходящих на Земле.
К минералам относят соли (силикаты, сульфиды, карбонаты и т.д.), воду, кислород, нефть, уголь, золото, серебро и т.п. Возраст минералов может быть от 4,6 млрд. лет до одного года и менее (лед в средних широтах). Имея в своем распоряжении около 110 химических элементов, природа за миллиарды лет создала около 2,5 тыс. минералов. Однако человек одержал в этом соревновании убедительную победу. Только в бывшем СССР ежегодно синтезировали до 4 тыс. новых химических соединений.
Большинство минералов относятся к солям, образующимся из оксидов:
Образующиеся соли часто входят в состав минералов, объединенных общим названием — алюмосиликаты. Минералы — основа земной коры. Среди них силикаты составляют 75 мас. %, оксиды и гидроксиды — 17 мас. %, карбонаты — 1,7 мас. %, сульфиды — 1,15 мас. %, фосфаты — 0,7 мас. %, галогениды — 0,5 мас. %. На долю органических соединений вместе с нитратами, хроматами, вольфраматами, молибдатами и другими солями приходится около 3,35 мас. %.
Известны также минералы биологического происхождения, которые формируются в разного рода живых организмах, а также в организме человека. К ним относятся, в частности, почечные камни, образующиеся в почках человека и некоторых животных. Они имеют разный химический состав, например:
фосфатные камни MgNH4PO4 · Са3(РО4)2 · 6Н2О;
фосфатно-оксалатные — Са3(РО4)2 · СаС2О4 · 2Н2О;
оксалатные СаС2О4 · 2Н2О.
Другим примером минералов биологического происхождения может служить жемчуг, формирующийся в мантии тела моллюсков и состоящий в основном из карбоната кальция и органических веществ.
Образование и рост минералов биологического происхождения определяются не только законами химии и физики, но и биохимическими закономерностями развития живых систем и их составляющих.
Главными составными частями литосферы являются разного рода химические соединения, а не простые вещества. Этим литосфера отличается от атмосферы, где много простых веществ: О2, N2, инертные газы. В земной коре простых веществ в элементарном состоянии всего 0,1 мае. %. Среди них чаще встречаются неметаллы и элементы со слабо выраженными металлическими свойствами: С, S, As, Sb, благородные металлы: Ag, Au, Ru, Rh, Pd, Pt, Os, Ir, а также Си, Hg, Pb. Почти все эти химические элементы инертны, что и является главной причиной их присутствия в природе в элементарном состоянии.