Значення речовин , що складають повітря для біосфери.

Із усіх газів атмосфери найбільше значення для біосфери мають азот, кисень, вуглекислий газ та водяна пара.

Азот – один з головних елементів ґрунтового живлення рослин. Він входить до складу рослинних та тваринних білків. Вищі рослини не здатні використовувати для живлення вільний азот, хоча над кожним сектором земної поверхні в повітрі знаходиться біля 80 тис. т. азоту. Вільний азот атмосфери зв’язується деякими ґрунтовими та бульбочковими азот фіксуючими бактеріями, що збагачує ґрунт сполуками азоту які легко застосовуються рослинами. Для покращення ґрунтового живлення рослин мінеральні та органічні сполуки азоту вносять в ґрунт у вигляді добрив. Невелика кількість зв’язаного азоту (3-4 кг/га на рік) надходять в ґрунт з атмосфери опадами.

Кисень – у біологічному відношенні найбільш активний газ атмосфери. Його вміст – біля 21% - порівняно незмінний. Це пояснюється тим, що безперервне використанню кисню тваринами урівноважується виділенням його рослинами. Тварини поглинають кисень в процесі дихання. Рослини ж виділяють його як побічний процес фотосинтезу, але при цьому поглинають його при диханні. Внаслідок цих та інших взаємопов’язаних процесів загальна кількість кисню в земній атмосфері на сьогоднішній день більш-менш збалансована, тобто приблизно постійна.

З точки зору метеоролога і кліматолога однією з самих важливих складових частин атмосфери є вуглекислий газ. Хоча за об’ємом він займає всього 0,03% зміна його вмісту може докорінно змінювати погоду та клімат Землі. Подвоєння вмісту вуглекислого газу в атмосфері, тобто підвищення його об’єму до 0,06% може підвищити температуру на земній кулі на 3^°С. [ Вайсберг Дж., 1980 ]. На перший погляд таке підвищення здається не значним. Але воно стало б причиною докорінної зміни клімату на всій Землі. Приблизно протягом 150 років, що пройшли після початку великої промислової революції минулого віку людство безперервно збільшувало викиди не тільки вуглекислого газу але й інших газів. І хоча кількість вуглекислого газу в атмосфері поки не подвоїлась, середня температура повітря на Землі за період з 1869 по1940 р. тим не менш виросла на 1^°С. Правда при цьому висловлювалася думка, що вміст вуглекислого газу на землі змінювався і раніше. Зміни ці безумовно можуть впливати на клімат, і тому притягують до себе увагу метеорологів та кліматологів усього світу.

Деякі автори стверджував, що вміст вуглекислоти в атмосфері за останнє сторіччя збільшився на 10-12%. Причиною того є швидке зростання кількості енергоносіїв палива, що використовується у промисловості та сільському господарстві та транспорті.

Водяна пара – важлива ланка кругообігу води в природі. Вона обумовлює утворення хмар, опадів та ін. Вміст водяної пари в атмосфері називається вологістю повітря. Від неї суттєво залежить життєдіяльність рослин, тварин, мікроорганізмів. Вміст водяної пари в повітрі коливається від тисячної частки до 4% об’єму. В середньому кількість водяної пари складає в полярних широтах біля 0.07%, а в тропічних 2,5% об’єму, тобто змінюється більш ніжу 100 разів. Щільність водяного пару з висотою зменшується швидше, ніж щільність, основних газів, що складають повітря. Вже на висоті 1,5-2 км щільність водяного пару вдвічі менше ніж у приземному шарі повітря. Вище 10-15 км залишаються лише мізерні сліди водяного пару.

На висотах від 10 до 60 км під дією ультрафіолетового випромінювання Сонця утворюється озон – трьохатомний кисень – О₃. Порівняно з киснем (О₂) вміст озону дуже невеликий, але значення його для життя на Землі величезне. Озон поглинає більшу частину ультрафіолетових променів, згубних для живих організмів. Основна маса озону знаходиться на висоті від 25 до 50 км.

Між атмосферою та біосферою впродовж мільйонів років встановився динамічний зв’язок, тому людина та інші живі істоти пристосовані до певного складу повітря, яке є необхідною умовою їх існування.

Верхня межа атмосфери сягає висоти 2000 км, хоча більшість газів зосереджено на висоті 10-20 км.

Життя на Землі існує доти, доки є земна атмосфера тому, що вона надійно захищає планету від космічного та ультрафіолетового випромінювання, визначає загальний тепловий режим поверхні Землі, впливає на кліматичні умови, а через них — на режим річок, ґрунтовий та рослинний покрив ,на процеси рельєфоутво рення.

Якби не було атмосфери, Сонце розпікало б удень земну поверхню до 100 °С, а вночі температура тут знижувалася б до мінус 100 °С, а такий перепад температур несприятливий для усіх існуючих форм земного життя.

За характером змін температури з висотою атмосферу поділяють на п’ять основних шарів:

Тропосфера – нижній шар атмосфери, що простягається від земної поверхні до висоти 8-10 км. в полярних областях і до 15-18 км в зоні екватора, це найщільніший шар повітря, маса його складає понад 4/5 маси повітря земної атмосфери.. Через нерівномірне нагрівання земної поверхні тут утворюються вертикальні повітряні течії, спостерігається мінливість температури, вологості, тиску. Температура повітря в тропосфері знижується із збільшенням висоти на 0,5 °С на кожні 100 м і коливається від 40 °С до мінус 50 °С. В тропосфері міститься біля 80% всієї маси повітря і майже весь водяний пар; тут же відбуваються важливі атмосферні процеси і спостерігаються явища, що впливають на життєдіяльність людини: обмін теплам і вологою між земною поверхнею і атмосферою, утворення хмар, випадання опадів, грози, урагани, пилові бурі, суховії .

Стратосфера - розташована над тропосферою до висоти 50-55 км. В нижчій частині цього шару температура майже не змінюється з висотою, а на висотах, більш 35 км. підвищується, досягаючи верхньої межі в середньому 0°С. Зростання температури з висотою у верхній частині стратосфери обумовлено інтенсивним поглибленням сонячної радіації озоном. Висхідні рухи повітря, характерні для тропосфери, в стратосфер вже майже не спостерігаються, тому тут, як правило, не утворюються хмари.

Мезосфера– знаходиться над стратосферою. Її верхня межа лежить на висоті 80-90 км. В мезосфері температура зменшується з висотою до мінус 70-80°С. Тут утворюються сріблясті хмари, що складаються з кристалів льоду.

Термосфера – простягається над мезосферою до висоти біля 800 км. Повітря у термосфері сильно іонізоване, тому електропровідність тут у мільярди разів більша ніж у тропосфері. Температура повітря у термосфері підвищується з висотою і на верхній її межі досягає приблизно 2000°С. Слід відзначити, що ця температура характеризує лише кінетичну енергію руху молекул газів. Космічні кораблі та штучні супутники Землі, що знаходяться у термосфері не відчувають дії такої високої температури внаслідок дуже розрідженості повітря. В термосфері відбуваються полярні сяйва, згорають метеорити.

Екзосфера – або сфера розсіювання – зовнішній шар атмосфери, з якого молекули найбільш легких атмосферних газів – водню і гелію – можуть «злетучуватися» у міжпланетний простір. Цей шар розповсюджується до висоти 2000-3000 км. і поступово переходить у космос.

Запаси повітря атмосфери вимірюються астрономічними величинами — понад 5 10⁸ т. Тому в декого існує уявлення про невичерпність повітряного басейну. Однак на теперішній час розміри втручання людини в атмосферні процеси також вимірюються астрономічними величинами тому відбувається її забруднення твердими часточками (попіл, пил) та різноманітні газоподібними речовинами, які негативно впливають на живі істоти, погіршуючи умови їх існування. Джерела його забруднення можуть бути природними і штучними (антропогенними).

Природні джерела ( наприклад викиди попелу і газів вулканами, лісові і степові пожежі) не спричинюють істотних змін повітря і не завдають великої шкоди людині, бо відбуваються за певними біологічними законами і регулюються кругообігом речовин, виявляються періодично.

Штучне (антропогенне) забруднення атмосфери відбувається внаслідок зміни її складу та властивостей під впливом діяльності людини (енергетика, металургійна, хімічна, вугільна промисловість ). За будовою та характером впливу на атмосферу штучні джерела забруднення умовно поділяють на технічні (пил цементних заводів, дим і сажа від згоряння вугілля) та хімічні (пило- або газоподібні речовини, які можуть вступати в хімічні реакції).

Найбільш небезпечними забруднювачами атмосфери є кислотоутворюючі окисли - окисли азоту, сірки, а також вуглекислий газ, чадний газ, аміак, хлор та промисловий пил.

Зміна складу повітря призводить до забруднення і викекнення певних екологічних проблем до яких можна віднести:

Глобальне потепління клімату (парниковий ефект ).В перше парниковий ефект помітив у 1896 році шведський хімік С. Арреніус.

За прогнозами вчених до середині 21 століття температура приземної атмосфери може піднятися на 1.5-4.5 0С, що зумовить:

танення льодовиків;

підняття рівня Світового океану за рахунок теплового розширення води і затоплення прибережних зон;

зміщення кліматичних зон.

Причиною потепління є збільшення концентрації парникових газів : вуглекислого газу (основні джерела – ТЕС, транспорт, дихання всіх живих організмів, металургійні комбінати і. т.д ); метану(основні джерела - болота, шахти, нафтохімічна і нафтодобувна промисловість); пари води.

Руйнування озонової оболонки Землі Озонова оболонка, розміщується на висоті 20-30 км і захищає життя на планеті від ультрафіолетового випромінювання. Основними руйнівниками озону вважають: оксиди нітрогену( утворюються при випробуванні ядерної зброї, при запуску ракет і космічних кораблів, а також реактивними літаками. (при високій температурі атмосферний азот взаємодіє з киснем і утворює оксид ,який легко окислюється до двоокисі азоту); фреони інертні речовини (Cl2,CF2) у верхніх шарах атмосфери відщеплюють атом галогену, що руйнує молекули озону ( аерозолі, фреон який використовують у холодильниках); водяний пар який потрапляє до озоновій оболонки з викидами ракет, літаків, утворюючись під час згорання палива.

Кислотні дощ -. кислі атмосферні опади, що мають рН менше 5.5. Основними чинниками їх є пари кислот, оксиди нітрогену, сульфуру. Їх природними джерелами є вулканічні виверження, пожежі, діяльність ґрунтових бактерій, а антропогенними - транспорт, ТЕС, металургійні комбінати, хімічні підприємства. Наслідком випадіння кислотних дощів є:

зниження рН поверхневих вод і ґрунтів та посилення міграції важких металів

зниження інтенсивності фотосинтезу у рослин

деградація лісу,

опіки

загибель гідробіонів і фітоценозів.

Смоги – накопичення відкидів у повітрі у певних місцях. За походженням смоги поділяють на три типа:

лондонський – підвищений вміст сажі, оксидів карбону. Утворюється при високій вологості повітря (100% ) і низький температурі (00С). На Україні спостерігаються у приморський зоні.

лос-анжелеський – виникає під дією сонячного світла на вуглеводні і проявляється у вигляді білого туману з неприємним запахом . Утворюється при температурі понад 300С,призначной кількості автотрансторту. На Україні зустрічається у Запоріжжі, Дніпропетровську, Донецьку, Ялті.

льодяний –смок складений з дрібних кристалів льоду, які утворюють білий туман. Він характерне для північних широт де температура нижче за -300С.

Зниження забруднення у повітрі (самоочищення) відбувається завдяки різноманітним процесам фізичного, хімічного та біологічного походження. Наприклад синтез органічних речовин (фотосинтез), розсіювання під дією метеорологічних умов ( вітер, дощ).

Стан атмосфери характеризують за допомогою фізичних величин - температури, тиску та густини. Температура і тиск повітря зв'язані між і змінюються з висотою. Склад атмосфери з висотою також змінюється , тому і змінюється і густина повітря. Формули, що описує стан атмосфери не існує, тому використовують формули зміни вказаних величин з висотою.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Інші речовини атмосфери. Аерозоль.	\|	Питання 1. Етичні ідеї Стародавнього світу

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.035 сек.