РЕСУРСЫ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА

Строение, состав и значение атмосферы

Атмосферой является внешняя защитная оболочка Земли, являющаяся одним из необходимых условий жизни на планете. Общая масса атмосферы относительно невелика и составляет менее 0,000001 массы Земли, однако ее роль во всех природных процессах просто огромна [Ковшов, 1996]. Атмосфера регулирует общий тепловой режим поверхности Земли, поглощает коротковолновое и гамма- излучения из космического пространства, опасные для жизни ультрафиолетовые лучи. Циркуляция атмосферы оказывает влияние на местные климатические условия и опосредованно на режим рек, почвенно-растительный покров и экзогенные процессы.

Современный состав атмосферы является результатом длительного исторического развития планеты. Чистый воздух содержит азот (75 % по массе), кислород (23 %), аргон (1 %) и другие газы, важнейшим из которых является углекислый газ (0,05%). Количество водяного пара по объему колеблется от 0,2 % в полярных широтах до 2,6% у экватора.

В структуре атмосферы Земли выделяют тропосферу, стратосферу, ионосферу и экзосферу. Нижний слой атмосферы — тропосфера простирается до высоты порядка 25 км над экватором, 17-18 км в умеренных широтах и около 8 км над полюсами. Выше расположена стратосфера, для которой характерно уменьшение доли азота и кислорода при увеличении содержания водорода, гелия и других легких газов. Между стратосферой и тропосферой находится озоновый слой (озоновый экран), принимаемый за верхнюю границу биосферы. Озон (03) образуется при воздействии солнечной радиации на кислород и действует как защита, задерживающая основную часть ультрафиолетовой солнечной радиации и предохраняющая все живое от ее вредного и разрушающего воздействия.

Верхняя граница стратосферы достигает высоты 55-95 км над полюсами и экватором соответственно. Примерно до высоты 1000 км следует ионосфера, характерной чертой которой является наличие отрицательных и положительных ионов и свободных электронов. Ионосфера обладает свойством отражать радиоволны, что используется для осуществления дальней радиосвязи. Ионосфера переходит в экзосферу — слой утечки легких газов атмосферы в космос.

Атмосферный воздух относится к категории неисчерпаемых ресурсов. Как физическое тело воздух практически неисчерпаем, но изменение его состава в некоторых районах настолько значительны, что происходит качественное истощение этого ресурса, и его рассматривают как ресурс, за которым необходимо постоянно следить в целях поддержания благоприятного для органической жизни состава.

Для человека и всего органического мира важнейшей составной частью воздуха является кислород. Запас свободного двухатомного кислорода в геосфере составляет 15-1014 т, связанного кислорода в литосфере, гидросфере и биосфере в 100 раз больше. Большая часть свободного кислорода продуцируется в процессе фотосинтеза автотрофными организмами. Считается возможным обогащение атмосферы свободным кислородом за счет диссоциации (распада частиц) водяных паров в верхней атмосфере под влиянием солнечного и космического излучения. В природе кислород расходуется на гниение, дыхание и образование карбонатов, с развитием человеческого общества и индустриализации хозяйства появились его новые потребители — химическое производство, металлургия, производство тепловой энергии при сжигании горючих ископаемых и др.

Атмосферный фонд углерода в круговороте углекислого газа (С02) очень небольшой в сравнении с его запасами в океанах, ископаемом топливе и других резервуарах земной коры. Считается, что до наступления индустриальной эры потоки углерода между атмосферой, материками и океанами были сбалансированы, но за последние сто лет содержание углекислого газа постоянно росло вследствие новых антропогенных поступлений. Основным источником таких поступлений принято считать сжигание горючих ископаемых.

В самом начале промышленной революции (около 1800 г.) в атмосфере Земли содержалось 0,029% углекислого газа. В 1958 г. впервые были проведены точные измерения и установлено, что содержание углекислого газа в атмосфере составляло 0,0315%, к 1980 г. показатель вырос до 0,0325%. Увеличение содержания углекислого газа приводит к усилению парникового эффекта. Если концентрация углекислого газа в два раза превысит доиндустриальный уровень, а это может случиться в середине XXI в., то вероятно, что в результате глобального потепления климата Земли температура воздуха в среднем повысится на 1,5-4,5°С и вызовет подъем уровня моря и изменение распределения осадков, что в свою очередь может разрушить мировое сельское хозяйство.

Циркуляция воздушных масс и турбулентность являются важнейшими свойствами атмосферы, вследствие чего попадающие в воздух частицы размером 4-10 мкм могут подниматься выше 1 км и перемещаться в господствующем переносе воздуха на тысячи километров от источников загрязнения. Открытость атмосферы как системы определяет возможность ее тесных связей с подстилающей поверхностью, биосферой и космосом.

Воздействие космического, солнечного, в частности ультрафиолетового, излучения прослеживается во всей толще атмосферы, и прежде всего в озоновом слое и ионосфере. Озоновый экран не только защищает жизнь биосферы от смертельной дозы ультрафиолетового излучения Солнца, но и обезвреживает многие токсичные примеси естественного и техногенного происхождения в атмосфере, например, угарный газ (СО) окисляется в нем до углекислого газа (С02). Более тяжелые газы опускаются в приземные слои атмосферы и принимают участие в фотосинтезе, поглощаются холодными водами океана и ассимилируются горными породами. Повышение концентрации углекислого газа в промышленных районах усиливает разложение известняков и доломитов, при этом карбонаты трансформируются в хорошо растворимые в воде бикарбонаты, что активизирует карстовые процессы.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >