Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ХОС.doc
Скачиваний:
85
Добавлен:
13.02.2015
Размер:
564.22 Кб
Скачать

1. Обшие сведения об атмосфере и загрязняющих веществах

1.1. Структура и состав атмосферы

Атмосфера является составной частью биосферы и представляет собой газообразную оболочку земли, вращающуюся вместе с ней, как единое целое. Суммарная масса земной атмосферы составляет 5.3*1018 кг. Примерно 90% массы воздуха находится на высоте менее 15 км, 9% -на высоте 15 -30 км и 0.9% -на высоте 30 - 48 км. Атмосфера имеет слоистое строение; каждый слой имеет свое название и характерные физико -химические особенности(рис.1.1).

Условно принято делить атмосферу на две большие составные части: верхнюю(мезосфера) и нижнюю(тропосфера и стратосфера). Для общества интерес представляет нижняя часть атмосферы, главным образом, тропосфера; толщина этого слоя атмосферы в средних широтах составляет 10 -12 км над уровнем моря, на полюсах - 7 -10 км, над экватором - 16 -18 км. В тропосфере сосредоточено более 4/5 массы земной атмосферы. В тропосфере находится большая часть космической и антропогенной пыли, водяного пара, азота, кислорода и инертных газов. Она практически прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации.

Вместе с тем, содержащиеся в ней водяной пар, углекислый газ и озон довольно сильно поглощают тепловое(длинноволновое) излучение нашей планеты, в результате чего тропосфера нагревается(парниковый эффект); более высокие слои тропосферы получают значительно меньше теплового излучения земли и, следовательно, температура падает по мере удаления от земли. Это нагревание является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков. Установлено, что в тропосфере температура падает на 0.5 -0.60С на каждые 100 м высоты и колеблется от 40 -500С. Распределение температур в приземном слое атмосферы является важнейшей причиной формирования климата и его характеристикой.

Потребность человека в воздухе составляет: в состоянии покоя -5 -10 л/мин, при усилиях -до 100 л/мин, в среднем за сутки -около 15 кг.

Постоянными компонентами атмосферного воздуха, которым дышит население планеты, являются: азот, кислород, диоксид углерода, водород, аргон и другие инертные газы. В отличие от многих физических параметров атмосферы в приземном слое(температуры, влажности, прозрачности, давления, подвижности и др.), химический состав воздуха в удалении от источников загрязнения достаточно стабилен( табл.1.1).

Таблица 1.1

Усредненный природный состав атмосферного воздуха

Основные газовые компоненты

В сухом воздухе

Во влажном воздухе

%(по объему)

г*м-3

%(по объему)

г*м-3

азот

78.09

895

75.65

867

кислород

20.94

274

20.29

265

вода

-

-

3.12

23

аргон

0.93

15.2

0.9

14.7

Итого

99.96

Суммарное содержание прочих газовых составляющих - 0.04 -0.05%, т.е. 400 -500 ррm(частей на миллион)( табл.1.2).

Содержание пыли в атмосферном воздухе существенно изменяется в зависимости от скорости ветра, влажности, содержания пыли на поверхности земли и плотности природных источников запыления. Среднее значение концентрации пыли в природном(не загрязненном) воздухе составляет -20 мг*м-3. Средняя относительная молекулярная масса сухого воздуха со-

Таблица 1.2

Состав постоянных примесей в атмосферном воздухе

Прочие компоненты

В сухом воздухе

Во влажном воздухе

ppm

мг*м-3

ppm

мг*м-3

диоксид углерода

315

567

305

549

неон

18

14.9

17.4

14.4

гелий

5.2

0.85

5.0

0.825

метан

1.0

0.656

0.97

0.635

криптон

1.0

3.43

0.97

3.32

оксид азота(1)

0.5

0.9

0.49

0.873

вода

0.5

0.0413

0.49

0.04

монооксид углерода

0.1

0.11

ксенон

0.08

0.429

0.08

0.417

озон

0.02

0.04

аммиак

0.01

0.007

диоксид азота

0.001

0.0016

диоксид серы

0.0002

пары органических веществ

0.02

тавляет -28.966.

К непостоянным газовым примесям природного происхождения относятся водяной пар, оксиды азота, серы и углерода, взвешенные частицы.

Концентрация водяного пара в атмосферном воздухе зависит от высоты слоя воздуха, времени года, географической широты, температуры. Основная масса паров распределяется в слое воздуха высотой до 6 км от земли; концентрация паров больше летом, чем зимой, максимальная влажность наблюдается на экваторе, при высокой температуре концентрация водяного пара больше, чем при низкой.

Оксиды азота образуются в природных условиях в атмосферном воздухе при электрических разрядах во время гроз, при микробиологическом восстановлении нитратов в анаэробных условиях, окислении аммиака.

Аммиак может поступать в атмосферу в результате процессов распада органических азотсодержащих веществ(гидролиз мочевины, окисление аминокислот и т. п.)

Диоксид серы может попадать в атмосферу при вулканических извержениях. В основном сера в атмосфере представлена в виде сероводорода.

Диоксид углерода образуется за счет билогических процессов(дыхание и фотосинтез).

Озон образуется в чистой атмосфере преимущественно в результате фотохимических процессов и при электрических разрядах. Природный атмосферный озон распределяется в виде окружающего землю слоя, эквивалентная толщина которого на расстоянии 25 -30 км от поверхности земли составляет в среднем 0.3 см при нормальных условиях(273 К и 760 мм рт. ст.) и может изменяться от 0.15 до 0.45 см в зависимости от места, сезона и метеорологических условий. Концентрация озона быстро падает как вверх от этого слоя, так и по направлению к поверхности земли.

Взвешенные частицы природного происхождения, находящиеся в атмосферном воздухе, состоят из солевых частиц морской воды, различных типов ядер конденсации, взвешенных в воздухе частиц почвы и растений, цветочной пыльцы и т. д.

Стратосфера. Располагается выше тропосферы. Имеет протяженность около 40 км. Воздух в ней разрежен, влажность невысока. Температура воздуха от границы тропосферы до высоты 30 км постоянна - около 223 К; при увеличении высоты температура повышается, достигая на высоте 50 км значения 283 К (рис.1.1). В стратосфере под воздействием космического излучения и коротковолновой части ультрафиолетового излучения солнца молекулы воздуха ионизируются, в результате чего образуется озон. Озоновый слой находится на высоте 25 -40 км.

Стратопауза - отделяет стратосферу от лежащей выше мезосферы. Высокая температура верхней части стратосферы, вероятно, является результатом полного поглощения солнечной ультрафиолетовой и инфракрасной радиации озоновым слоем.

В мезосфере количество озона уменьшается, поэтому средняя температура в ней значительно ниже: на высоте около 80 км температура составляет 203 К. В слое мезосферы наблюдаются серебристые облака.

Ионосфера - расположена(через мезопаузу) выше мезосферы. Для ионосферы характерно непрерывное повышение температуры с удалением от земли. На высоте 150 км температура достигает 473 -513 К, на высоте 200 км - 773 К, а на высоте 500 -600 км превышает 1773 К. В ионосфере газы очень разрежены. Под действием солнечной радиации протекают химические реакции, в которых участвуют кислород, озон, азот, оксиды азота, пары воды, оксиды углерода.

Экзосфера - наиболее удалена от поверхности земли( 800 -1600 км). В ней еще обнаруживаются газы атмосферы и происходит утечка атомов, в основном, водорода и гелия в мировое пространство.

Химический состав воздуха существенно изменяется до высоты 100 км. Выше атмосфера состоит, в основном, из кислорода и азота. При этом на высоте 110 -120 км кислород практически весь становится атомарным. Кислородно -азотный состав сохраняется примерно до высоты 400 -600 км. Выше 600 км в атмосфере начинает преобладать гелий. Так называемая “гелиевая корона” земли простирается до высоты 1600 км, выше 2000 -3000 км преобладает водород.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.