Лабораторная работа №2

Атмосфера: виды загрязнений и методы очищения атмосферного воздуха

1 Цель работы

Изучение причин и видов загрязнения воздушного бассейна, последствия загрязнения. Ознакомление с методиками очищения воздуха и прогнозирования его состояния на будущее.

2 Ключевые положения

Воздушная оболочка нашей планеты - атмосфера - защищает живые организмы от пагубного влияния ультрафиолетового излучения Солнца и жестких космических излучений. Она также защищает Землю от метеоритов и космической пыли.

Атмосфера поддерживает тепловой баланс. Атмосферный воздух - это источник дыхания человека, животных, синтеза химических веществ. Она является материалом для охлаждения разнообразных промышленных и транспортных установок, а также средой, в которую выбрасываются отходы жизнедеятельности человека, животных и растений.

Известно, что без еды человек может прожить около пяти недель, без воды около пяти суток, а без воздуха - не проживет и пяти минут. Потребность человека в чистом воздухе составляет от 5 до 10 л/мин, или 12... 15 кг/сутки.

Человечество находится на дне большого воздушного океана. Наиболее выученный участок атмосферы простирается от уровня моря к высоте 100 м. В целом атмосфера разделяется на несколько сфер: тропосфера, литосфера, стратосфера, мезосфера, ионосфера (термосфера), экзосфера. Границы между сферами называют паузами. По химическому составу атмосфера Земли разделяется на нижнюю (высотой до 100 км) и верхнюю - гетеросферу, которая имеет неоднородный химический состав. Кроме газов в атмосфере присутствующие разные аэрозоли - пылевидные или водяные частицы, которые находятся в газообразной среде в зависшем состоянии. Они могут быть как природного, так и техногенного происхождения.

Тропосфера (гр. troops - оборот + сфера) - это приземная нижняя часть атмосферы, в которой существует большинство живых организмов, в том числе и человек. В этой сфере сосредоточенно свыше 80 % массы всей атмосферы, ее мощность (высота над земной поверхностью) определяется интенсивностью вертикальных потоков воздуха, которые зависят от температуры земной поверхности. В связи с этим на экваторе она достигает высоты 16... 18 км, в средних широтах - до 10... 11 км, а на полюсах - до 8 км. Выявлено закономерное снижение температуры воздуха в зависимости от высоты в среднем на 0,6°С на каждые 100 м.

В тропосфере находится большая часть космической и антропогенной пыли, водяного пара, кислорода, инертных газов и азота. Она практически прозрачная для коротковолновой солнечной радиации. Вместе с тем водяные пары, озон, углекислый газ, которые находятся в атмосфере, достаточно сильно вбирают тепловое (длинноволновое) излучение планеты, в результате чего происходит определенное нагревание тропосферы. Это приводит к вертикальному перемещению воздушных потоков, конденсации водяных паров, образования туч и осадков.

На уровне моря состав атмосферного воздуха такой: 78 % азота, 21 % кислорода, незначительная часть инертных газов, углекислого газа, метана, водорода.

Стратосфера (лат. stratum - шар + сфера) - размещенная выше тропосферы на высоте 50...55 км. Температура круг ее верхней границы растет в связи с присутствием озона.

Мезосфера (гр. mesos - средний + сфера) - верхняя граница этого слоя фиксируется на высоте 80 км. Главная ее особенность - это резкое снижение температуры (до —75...-90°С) возле верхней границы. Здесь наблюдаются так называемые серебристые тучи, которые состоят из ледяных кристаллов.

Ионосфера (термосфера) (гр. thermo - тепло + сфера) - достигает высоты 800 км. Для нее присущее существенное повышение температуры (больше +1000°С). Под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца газы атмосферы находятся в ионизированном состоянии. С этим связано возникновение полярного сияния и свечение газов. Ионосфера имеет свойства многократного отражения радиоволн, что обеспечивает дальнюю радиосвязь на Земле.

Экзосфера (гр. exo - вне, внешне + сфера) - распространяется от высоты 800 км к высоте 2000...3000 км. Температуры здесь достигают +2000 °С и больше. Важным является тот факт, что скорость движения газов приближается к критическому значению 11,2 км/с. В составе преобладают атомы водорода и гелия, которые формируют вокруг нашей планеты, так называемую корону, которая достигает высоты 20 тыс. км.