Лекция 3. Антропогенные воздействия на атмосферу, гидросферу и литосферу
Состав атмосферного воздуха.Строение атмосферы. Антропогенное воздействие на атмосферу.
Атмосфера — сплошная воздушная оболочка Земли. Атмосфера окружает Землю до высоты 3 тыс. км.
На сегодняшний день суммарная масса земной атмосферы составляет 5,3.1018 кг, а средний газовый состав атмосферного воздуха (по А. Лавуазье):
- азот -75,65 %;
- кислород - 20,29 %;
- водяной пар - 3,12 %;
- аргон - 0,90 %. (ВСЕГО: 99,96 %).
В небольших количествах в атмосфере содержится также:
- углекислый газ (до 0,03 %) и оксид углерода, поступающие при лесных пожарах, извержениях вулканов, от горячих ключей, в результате дыхания и т. п.;
- водород;
- метан, являющийся в основном продуктом жизнедеятельности;
- инертные газы: гелий, неон, криптон, ксенон - продукты естественного радиоактивного распада урана, тория, радона;
- озон, являющийся продуктом соединения молекулярного и атомарного кислорода под воздействием солнечных ультрафиолетовых лучей;
- аэрозоли как в жидком, так и в твердом состоянии.
Строение атмосферы:
Атмосфера, окружая Землю, вращается вместе с ней, не рассеиваясь в космическом пространстве благодаря действию гравитационных сил. При этом она по своей структуре неоднородна и условно разделена на слои (рис.1).
Рис. 1. Структура атмосферы с изменением температуры и давления по высоте.
Тропосфера (от 0 до 7 км у полюсов и до 18 км у экватора). В тропосфере сосредоточен весь водяной пар и 4/5 массы атмосферы. Здесь развиваются все погодные явления. Погода и климат на Земле зависят от распределения тепла, давления и содержания водяного пара в атмосфере. Водяной пар поглощает солнечную радиацию, увеличивает плотность воздуха и является источником всех осадков. Температура тропосферы с высотой уменьшается и на высоте 10-12 км достигает минус 55 0С.
Стратосфера (до 40 км). Температура постепенно возрастает до 0 0С. На высоте 22-24 км наблюдается максимальная концентрация озона (озоновый слой). Он поглощает большую часть губительного для живых организмов жесткого излучения Солнца.
Мезосфера (до 80 км). Температура падает до минус 60-80 0С. Наблюдается высокое содержание ионов газов, являющихся причиной возникновения полярных сияний.
Термосфера (до 800 км). Характеризуется ростом температуры. Увеличивается содержание легких газов — водорода и гелия — и заряженных частиц.
Экзосфера (до 1500-2000 (3000) км). Здесь происходит рассеивание (диссипация) атмосферных газов в космическое пространство.
Свойства атмосферы: Циркуляция атмосферного воздуха:
а) Общая циркуляция атмосферного воздуха(в северном полушарии движение воздуха против часовой стрелки вокруг центра низкого давления называют циклоном, а движение по часовой стрелке вокруг центра высокого давления - антициклоном.)
б) Сезонная циркуляция атмосферного воздуха (муссоны - ветры, меняющие два раза в год свое направление: летом - с океана на сушу; зимой - с суши на океан).
в) Местная циркуляция атмосферы (бриз, фен, шквал и др.).
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем. Оно может быть естественным (природным) и антропогенным (искусственным или техногенным).
По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на:
- газообразные (оксиды углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводороды и др.);
- жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.);
- твердые (канцерогенные вещества, свинец и его соединения, сажа, органическая и неорганическая пыль и др.).
Основными источниками антропогенного загрязнения атмосферы являются: теплоэнергетика, транспорт, промышленность (предприятия черной и цветной металлургии, машиностроение, производство строительных материалов и др.), нефтепереработка и газопереработка, испытания оружия. Самые распространённые загрязнители атмосферы: оксиды углерода, диоксид серы, пыль, оксиды азота, углеводороды. В воздухе атмосферы присутствуют более 500 вредных веществ антропогенного происхождения.