многих органических и неорганических веществ в атмосфере. Наличие паров воды — обязательное условие образования атмосферных смогов лондонского типа. Кроме того, вода влияет на правильность как пробоотбора, так и проведения ряда анализов. Многие вещества в следовых концентрациях сосредоточены в жидкокапельной фазе, а это означает, что время пребывания этих веществ в атмосфере полностью обусловлено временем пребывания в ней воды.
Таблица 3. Состав чистого воздуха (без учета влажности)
Газ |
Концентрация |
|
по объему |
||
|
||
Азот (N2) |
78,08 % |
|
Кислород (O2) |
20,95 % |
|
Аргон (Ar) |
0,93 % |
|
Диоксид углерода (CO2) |
340 млн−1 (переменная) |
|
Неон (Ne) |
18,2 млн−1 |
|
Гелий (He) |
5,24 млн−1 |
Газ |
Концентрация |
|
по объему |
||
|
||
Метан (CH4) |
1,3–1,6 млн−1 |
|
Криптон (Kr) |
1,14 млн−1 |
|
Водород (H2) |
0,5 млн−1 |
|
Оксид азота (N2O) |
0,25–0,35 млн−1 |
|
Ксенон (Xe) |
0,09 млн−1 |
|
|
|
Выводы
•Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из различных газов, водяных паров и пыли. Земную атмосферу разделяют на четыре основных слоя: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу.
•Тропосфера — нижний, непосредственно соприкасающийся с земной поверхностью слой атмосферы.
•Толщина тропосферы разная: над экватором — 16−18 км, над полюсами 7−9 км. С высотой происходит понижение температуры в среднем на 6,5 °С.
•Основные компоненты тропосферы: азот — 78,1 % и кислород —
20,95 %.
Контрольные вопросы
1.Назвать основные химические компоненты тропосферы.
2.Какой инертный газ представлен в тропосфере в наибольшем количестве?
3.Какперевестиобъемныепроцентысодержаниягазавмиллионныедоли(единицыррm)?
4.Как изменяется парциальное давление отдельных компонентов атмосферы с высотой?
5.На каких высотах располагается стратосферный слой?
6.Какова температура воздуха на границе тропосферы и стратосферы?
Лекция 3 (тема 2)
План лекции
1.Природные органические вещества в тропосфере.
2.Дисперсные системы в атмосфере.
3.Основные критерии устойчивости аэрозолей.
1. Природные органические вещества в тропосфере
Наличие растительной и животной жизни на Земле — основная причина присутствия в атмосферном воздухе небольших по количеству органических веществ. Часть из них, например метан, ответственна за климатические измене-
13
ния благодаря своему парниковому эффекту. Другая часть участвует в реакциях, определяющих образование смогов, а также в важнейших атмосферных радикальных процессах.
Таблица 4 дает представление об уровнях концентраций некоторых углеводородов в атмосферном воздухе различных районов Земли.
Таблица 4. Концентрации углеводородов в воздухе (млрд–1)*
Углеводород |
Лесной воздух |
Другие районы |
метан |
− |
1600 (фон) |
этан |
2,5 |
0,05 (Арктика) |
этилен |
0,05 |
− |
ацетилен |
0,4 |
0,1 (в чистых районах) |
пропан |
1,6 |
− |
н-бутан |
0,6 |
0,07 (Арктика) |
α-пинен |
0,035 |
0,2 (хвойные леса США) |
* Миллиардная доля.
Следует отметить, что концентрация метана, который является одним из главных компонентов атмосферы и в основном имеет природное происхождение, непрерывно возрастает. Концентрация этого постоянного компонента атмосферы подвержена сезонным изменениям. Максимумы приходятся на весну
иосень, минимумы — на зиму и лето. Кроме того, наблюдается весьма существенная пространственная (географическая) неоднородность содержания метана
в атмосфере.
Наиболее высокое содержание метана, порой достигающее 5 000 млрд–1, обнаружено в воздухе над нефтяными, газовыми и каменноугольными провинциями, а также над сейсмически и тектонически активными районами. Самые низкие концентрации — в воздухе высокогорных районов.
Кбиологическим источникам микрокомпонентов атмосферы, кроме живого леса, относятся микроорганизмы почвы и морские микроорганизмы. Микроорганизмы почвы выделяют значительные количества метана, а также аммиака
идаже оксидов азота: N2O, NО2, NO.
2. Дисперсные системы в атмосфере
Дисперсные системы, состоящие из твердых или жидких частиц, распределенных в газовой фазе, называют аэрозолями. Источниками естественного загрязнения тропосферы и атмосферы в целом аэрозолями и другими дисперсными частицами являются морская соль, вулканическая деятельность, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных пожаров и т. д.
Морская соль. Источником неорганических солей в атмосфере являются морские брызги, переносимые ветром. Частицы соли из океанов очень гигроскопичны. Это приводит к образованию облаков из солевых аэрозолей или концентрированных капельных растворов. Объемы поступления в атмосферу морской соли в виде аэрозольных частиц составляют 1500 гигатонн в год (Гт/год) (табл. 5). Морская соль, главным компонентом которой является хлорид натрия,
14