Метеорные воды. Процессы формирования их химического состава.

В атмосфере содержится около 12,9 - 13,8 тыс. км³влаги, т.е. только 0,001% общего количества на Земле. Если бы вся эта влага выпала на поверхность Земли, она образовала бы слой толщиной всего 25 -27 мм. Атмосферная влага распределена неравномерно. Ее концентрация контролируются температурой воздуха. Поэтому максимальные концентрации влаги закономерно уменьшаются с понижением температуры от 30 г/м³ при 30^о С до 8 г/м³ при 10^о С и 0,3 г/м³при - 10^о С. Поэтому влажность воздуха закономерно падает от почти 2,6%, у экватора до 0,2% на широте около 70^о. 70 % влаги сосредоточено в нижних слоях атмосферы, до высоты 3,5 км, около 90% содержится до высот 5 км.

Влага поступает в атмосферу в процессе испарения с поверхности океанов, морей, озер, а также с почв и листьев растений. На это испарение тратится четверть солнечной энергии. Большая часть влаги (82.1%) поступает с поверхности океанов. Влаги остальных источников на материках в 6,2 раза меньше. За год с поверхности Земли испаряется в среднем около 520 тыс км³ (577 тыс. км³ ) влаги. Так как ее среднее содержание в атмосфере не увеличивается, такое же количество влаги выпадает в виде осадков. В итоге влага атмосферы меняется в течение года почти 45 раз, т.е. каждые 8 дней (196 часов).

В атмосфере ее пары конденсируются в виде мелких капелек воды. Это происходит при достижении полного насыщения вследствие понижения температуры. Конденсация инициируется присутствием пылевых частиц неорганического и органического происхождения. Облака представляют собой скопление мельчайших сконденсированных капелек воды или кристалликов льда размером от 4 до 140 мкм. При падении дождевые капли увеличивают размеры до 0,5 - 3,0 мм. Количество выпадающих за год осадков в разных местах Земли варьирует от ничтожно малой величины до 23 м/год.

Состав метеорных вод определяется в основном климатическими и географическими факторами. Влияние биологических и геологических факторы практически не участвуют в формировании их состава. Заметное влияние геологических факторов имеет спорадический характер.

Состав атмосферных осадков начинает формироваться в момент конденсации влаги и завершается с их падением на поверхность земли. Испаряемая влага не содержит минеральные компоненты. Последние попадают в атмосферу самостоятельно в виде пыли с поверхности суши и высохших соленых озер, с брызгами с поверхности океана и морей, а также при вулканических и грязевых извержениях. Эти минеральные компоненты первоначально существуют в виде частиц размером 10^-5-10^{-3 см, представленных солями (СаСО}₃, МgСО₃, СаSO₄·2Н₂О, NаС1, Nа₂SO₄, МgSO₄), алюмосиликатами, органическими веществами, и даже живых микроорганизмами. Эти частицы образуют аэрозоли и переносятся ветром на значительные расстояния.

Концентрация дисперсных минеральных частиц с высотой резко уменьшается, и поэтому химический состав осадков формируется преимущественно в момент их выпадения. При этом минерализация осадков находится в обратной зависимости от количества осадков. Например, в районе Санкт-Петер­бурга осадки в количестве 10 мм имеют минерализацию 11 мг/л, а 20 мм — 6 мг/л. Дожди фактически промывают атмосферу, удаляя из нее твердые взвешенные вещества. Кроме того, на пути к земле капли теряют часть влаги на испарение. В условиях высоких температур дожди иногда не достигают поверхности Земли. Вследствие этого минерализация осадков в момент выпадения может заметно увеличиваться.

ОЗДОРОВИТЕЛЬНАЯ РОЛЬ РАСТЕНИЙ

48. Оздоровительная роль растений:

а) шумозащитные свойства;

б) пылезащитные свойства;

в) климатообразующая роль;

г) ионизация воздуха;

д) выделение фитонцидов, бактерицидные свойства;

е) поглощение загрязняющих воздух веществ;

ж) устойчивость к действию загрязняющих веществ и рекреационной нагрузке;

з) эстетическое значение лесов.

а) шумозащитные свойства;

Установлено, что полоса насаждений шириной 200…250 м может поглотить такое количество шума автомагистрали, что он не будет восприниматься как помеха. Шум в данном случае снижается примерно на 35…45 дБ, т. е. соответствует количеству звука, который рассеивается на необлесенной территории примерно на расстоянии 2 км от шоссе. В пригородных лесопарках, через которые проходят автомобильные дороги, отдельные территории невозможно использовать для отдыха вследствие высокого шума вблизи обочин, создаваемого автомобильным транспортом (легковые машины создают шум в 60…75 дБ, грузовые — 72…110 дБ). Поэтому создание шумопоглощающих полос — важный фактор уменьшения шумового дискомфорта в зонах рекреации.

Снижение силы шума зависит от плотности кроны, густоты листвы, расположения насаждений по отношению шума и, как установлено исследованиями, пропорционально ширине листвы озеленительной полосы.

По данным В. В. Цыганкова и Г. П. Берфина, наибольшее снижение шума дают полосы, состоящие из деревьев и кустарников с высоким удельным весом зеленой массы, т. е. листьев. Из лиственных пород деревьев, обладающих наибольшей звукопоглощающей способностью, для условий Брянской области рекомендуют густокронные породы — клен, тополь, липу с коэффициентом звукопоглощения, равным соответственно 0,22, 0,15 и 0,14.

б) пылезащитные свойства;

Говоря о роли деревьев в улучшении качеств воздуха, не следует забывать о пылезащитных свойствах. Нагляднее всего это продемонстрируют цифры. Шероховатые крупные листья вяза удерживают в 6 раз больше пыли, чем гладкие листья тополей. На высоте 1,5 м от земли задерживается в 8 раз больше пыли, чем на вершине кроны (на высоте около 12 м). В течение года 1 га елового леса задерживает 32 т пыли, а 1 га дубравы – 56 т. Химический состав пылевых частиц отличается многообразием составляющих его компонентов, часто присутствием зна­чительного количества металлов, особенно в выбросах предприятий металлургической промышленности. Результаты иссле­дований доказывают большую положитель­ную роль зеленых насаждений в борьбе с запыленностью воздуха. Зная пылезащитные свойства растений, варьируя размеры озеленяемой территории, подбирая породы и необходимую густоту посадок, можно до­биться наибольшего пылезащитного эф­фекта. Дожди, освобождая насаждения и воздушный бассейн от пыли, смывают ее на поверхность земли.

в) климатообразующая роль;

Зеленые насаждения способны существенно влиять на микроклимат, понижая температуру и увеличивая скорость движения воздуха, что в условиях лета благоприятно действует на организм человека и создает комфортность теплоощущения. Растения, прежде всего, воздействуют на радиационный режим, снижая интенсивность прямой солнечной радиации. Интенсивность излученной и отраженной поверхностью радиации и радиус отрицательного воздействия определяется количеством поступающей солнечной радиации и «альбедо» этой поверхности. Коэффициент «альбедо» (отношение отраженного потока к падающему) характеризует отражательную способность поверхности. Чем сильнее поверхность отражает радиационную энергию, тем меньше она нагревается и тем больше ее альбедо. Различные виды растений обладают способностью по-разному отражать, поглощать и пропускать солнечные лучи в зависимости от физиологического строения листьев, структуры, размеров кроны и т.д.

г) ионизация воздуха;

Значительная роль в улучшении состо­яния воздуха отводится ионам. Ионы быва­ют легкие и тяжелые. Легкие могут нести отрицательный или положительный заряды, тяжелые – только положительный. При благоприятных условиях развития растения повышают в воздухе и на приле­гающей территории число легких отрица­тельно заряженных ионов – материальных носителей электрических зарядов, характе­ризующих состояние чистоты воздуха. Умеренно повышенная ионизация воздуха (до 2-3 тыс. ионов на 1 см³) по­ложительно сказывается на здоровье и самочувствии человека. Растительность влияет на ионизацию воздуха в зависи­мости от породного состава, полноты, воз­раста насаждений и некоторых других характеристик. Наибольший эффект ионизации на­блюдается под кронами следующих пород деревьев: сосна обыкновенная, ель обык­новенная, туя западная, дуб красный, дуб черешчатый, ива плакучая, клен серебри­стый, клен красный, тополь, ли­ственница сибирская, пихта сибирская, бе­реза карельская, береза японская, рябина обыкновенная, сирень обыкновенная, ака­ция белая. Лучше ионизируют воздух смешанные насаждения. Загрязнение атмосферы и, как следст­вие, плохое состояние растительности, ведут к увеличению количества вредных для здоровья человека тяжелых ионов.

д) выделение фитонцидов, бактерицидные свойства;

Среди множества факторов, влияю­щих на микрофлору воздуха, особое место отводится фитонцидам. Фитонциды – летучие и нелетучие – выделяемые растениями защищающие их вещества, способные подавлять рост, тормозить раз­витие вредных болезнетворных бактерий, микроорганизмов и таким образом оздоравливать воздух. Большинство растений проявляет мак­симальную антибактериальную активность летом, когда воздух парков содержит в 200 раз меньше бактерий, чем воздух улиц. При подборе растений для озеленения го­родов (клен мелколистный, липа мелколистная, лиственница европейская и сибирская, пихта сибирская, рябина обыкновенная, сосна сибирская, кедр, черемуха обыкновенная, можжевельник, смородина) необходимо учитывать их бактери­цидные свойства. Насаждения следует раз­мещать с наветренной стороны по отноше­нию к месту пребывания человека. Фитонциды дубовой листвы уничтожа­ют возбудителя дизентерии, а фитонциды можжевельника – возбудителей желудоч­но-кишечных заболеваний. Сосна крымс­кая, кипарис вечнозеленый, кипарис гима­лайский задерживают рост туберкулезной палочки. Фитонциды черемухи, рябины, можжевельника используют для борьбы с вредными насекомыми. В сосновом бору, на­ходящемся в хорошем состоянии и благо­приятных условиях произрастания, болез­нетворных бактерий в 2 раза меньше, чем в лиственном. Туя обладает способностью уменьшить загрязненность воздуха болез­нетворными микроорганизмами на 67 %. Хвойные породы за сутки способны выде­лить летучих веществ: 1 га можжевельни­ка – 30 кг, сосны и ели – 20 кг, лиственные породы – 2-3 кг.

е) поглощение загрязняющих воздух веществ;

Загрязнение атмосферы – одна из самых распространенных и наиболее сложных форм воздействия городов на окружающую среду. К основным источникам, загрязняющим атмосферу, относятся промышленные предприятия, топливно-энергетические предприятия и транспорт. Исследования ученых показывают, растения способны выполнять важную санитарно-гигиеническую роль, поглощая токсические газы, накапливая вредные вещества в покровных, а затем и внутренних тканях. Часть токсических веществ оттекает из листа и локализуется в побегах, растущих листьях, плодах, клубнях, луковицах, корнях. Количество фторидов, хлоридов, окислов серы, аккумулирующихся во всех органах растений, в сум­ме составляет не более 20 % их содержа­ния в листьях. Древесная растительность может вы­полнять эти функции только при условии, что концентрация аэрозолей, особенно в жидкой или газовой фазах, не достигает пределов, губительно действующих на их живые клетки. Устойчивые виды древесных растений, как правило, накапливают больше металлов в корнях, чем в надземной части. У травянистых растений в некоторых случаях защитная реакция к избыточному содержанию металлов проявляется в увеличении соотношения между системой и надземной частью, а при оптимизации питания оно снова выравнивается.

ж) устойчивость к действию загрязняющих веществ и рекреационной нагрузке;

Серьезные изменения в биогеоценозе вызывает рекреационное использование лесов, особенно неурегулированное. В местах массового отдыха нередко наблюдается сильное уплотнение почвы, что приводит к резкому ухудшению ее водного, воздушного и теплового режимов, снижению биологической активности. В результате чрезмерного вытаптывания почвы могут погибнуть целые насаждения или отдельные группы деревьев (они ослабляются до такой степени, что становятся жертвами вредных насекомых и грибных болезней). Чаще всего от рекреационного пресса страдают леса зеленых зон, расположенных в 10—15 км от города, в окрестностях баз отдыха и местах массовых мероприятий. Определенный ущерб наносится лесам механическими повреждениями, разного рода отходами, мусором и др. Наименее устойчивы к антропогенному воздействию хвойные насаждения (ель, сосна), в меньшей степени страдают лиственные (береза, липа, дуб и др.). Степень и ход дигрессии определяются устойчивостью экосистемы к рекреационной нагрузке. Устойчивость леса к рекреации определяет так называемую емкость природного комплекса (предельное количество отдыхающих, которое может без ущерба выдержать биогеоценоз). Важным мероприятием, направленным на сохранение лесных экосистем, повышение, их рекреационных свойств, является комплексное благоустройство территории с образцовым ведением здесь хозяйства.

з) эстетическое значение лесов.

Лес — одно из красивейших созданий природы. Недаром в нем черпали свое вдохновение великие художники. Одной из характерных черт нашего времени является массовое развитие туризма. Лес — благодатная среда для этого. Лес доставляет человеку большое эстетическое наслаждение и нравственное удовлетворение. Наша родина располагает разнообразными лесными ландшафтами, которые своей красотой могут привлечь многих советских и зарубежных туристов. В лесных ландшафтах в зонах отдыха небольшие по протяженности участки насаждений с преобладанием разных пород должны сочетаться с насаждениями разной степени сомкнутости; в них должна быть дорожно-тропиночная сеть.