Атмосферный воздух, проблемы и его охрана

 

Содержание:

1. Введение……………………………………………………………………..2
2. Антропогенные процессы………………………………………………….4
3. Загрязнение атмосферы……………………………………………………5
4. Охрана атмосферного воздуха…………………………………………...10
5. Заключение…………………………………………………………………12
6. Список использованной литературы…………………………………….14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Атмосфера Земли - атмосфера планеты Земля, одна из геосфер, смесь газов, окружающих Землю, и содержатся благодаря силе тяжести. Атмосфера в основном состоит из азота (N2, 78%) и кислорода (O2, 21%; O3, 10%). Остальные (~ 1%) состоит в основном из аргона (0,93%) с небольшими примесями других газов, в частности углекислого газа (0,03%). Кроме того атмосфера содержит около 1,3 ÷ 1,5 × 10кг воды, основную массу которой сосредоточено в тропосфере.

Строение атмосферы

Согласно изменениям температуры с высотой в атмосфере выделяют следующие слои:

Тропосфера - до 8-10 км в полярных областях и до 18 км - над экватором. В тропосфере сосредоточено почти 80% атмосферного воздуха, почти весь водяной пар, здесь образуются облака и выпадают осадки. Теплообмен в тропосфере осуществляется преимущественно конвективно. Процессы, происходящие в тропосфере, непосредственно влияют на жизнь и деятельность людей. Температура в тропосфере с высотой понижается в среднем на 6 ° C на 1 км, а давление - на 11 мм рт. в. на каждые 100 м. Условной границей тропосферы считают тропопаузы, в которой снижение температуры с высотой прекращается.

Стратосфера - от тропопаузы до стратопаузе, которая расположена на высоте около 50-55 км. Характеризуется незначительным увеличением температуры с высотой, которая достигает локального максимума на верхней границе. На высоте 20-25 км в стратосфере располагается слой озона, который защищает живые организмы от губительного воздействия ультрафиолетового излучения.

Мезосфера - расположена на высотах 55-85 км. Температура постепенно падает (от 0 ° C в стратопаузе до -70 ÷ -90 ° C в мезопаузе).

Термосфера - пролегает на высотах от 85 до 400-800 км. Температура растет с высотой (от 200 K до 500-2000 K в термопаузи). По степени ионизации атмосферы в ней выделяют нейтральный слой (нейтросферу) - до высоты 90 км, и ионизированный слой - ионосферу - выше 90 км. По однородности атмосферу подразделяют на гомосферу (однородную атмосферу постоянного химического состава) и гетеросферу (состав атмосферы меняется с высотой). Условным пределом между ними на высоте около 100 км является гомопауза.

Верхняя часть атмосферы, где концентрация молекул снижается настолько, что они движутся преимущественно баллистическими траекториями, почти без столкновений между собой, называется экзосфера. Она начинается на высоте около 550 км, состоящий преимущественно гелия и водорода и постепенно переходит в межпланетное пространство.

Значение атмосферы

Значение атмосферы в природе и жизни человека:

— благодаря газообразной оболочке поверхность Земли не нагревается днем и не остывает ночью так сильно, как, например, поверхность Луны, лишенная атмосферы;

— атмосфера предохраняет Землю от метеоритов, большая часть которых сгорает и не долетает до поверхности планеты;

— озоновый экран (озоносфера) защищает человечество от избыточных ультрафиолетовых излучений, большая доза которых губительна для организма;

— кислород, содержащийся в атмосфере, необходим всем живым организмам для дыхания.

Функции

Обеспечения фотосинтеза и дыхания, Защита живых организмов от пагубного воздействия ультрафиолетового излучения, происходит благодаря наличию озонового слоя, Перенос тепла и влаги, Регулирования сезонного и суточного колебания температуры (если бы не существовало атмосферы Земли суточные колебания температуры на поверхности достигали бы 200 ° C, Существование атмосферы обусловливает ряд сложных экзогенных процессов: Выветривания горных пород, Активность природных вод, мерзлоты, ледников и т.д.

Процессы, происходящие в атмосфере

Говоря о том, что атмосферный воздух может нагреваться или охлаждаться, соприкасаясь с более теплыми или холодными телами, заимствуя у них или отдавая им теплоту. Нужно упомянуть также о том, что воздух может сам излучать и поглощать энергию в виде энергии видимых или невидимых лучей. Однако существуют и такие процессы, при которых температура воздуха меняется, хотя воздух при этом не получает и не отдает теплоты окружающим телам.

Процессы, при которых отсутствует теплообмен с окружающей средой, называют адиабатическими. Там же известно, что при адиабатическом расширении газ охлаждается, так как при этом совершается работа против сил внешнего давления, в результате чего внутренняя энергия газа уменьшается. Воздух в восходящем потоке расширяется, так как, поднимаясь, он попадает в области все меньшего давления.

Этот процесс происходит практически без теплообмена с окружающими слоями воздуха, тоже поднимающимися и тоже охлаждающимися. Поэтому расширение воздуха в восходящем потоке можно считать адиабатическим. Итак, подъем воздуха в атмосфере сопровождается его охлаждением. Расчет и измерения показывают, что подъем воздуха на 100 м сопровождается охлаждением приблизительно на 1 К.

Проявления действия адиабатических процессов в атмосфере весьма многочисленны и разнообразны. Пусть, например, воздушный поток на своем пути встречает высокий горный хребет и вынужден подниматься по его склонам вверх. Восходящее движение воздуха сопровождается его охлаждением. Поэтому климат горных стран всегда холоднее климата ближайших равнин, и на больших высотах господствует вечный мороз. На горах, начиная с известной высоты (на Кавказе, например, с высоты 3000—3200 м), снег уже не успевает стаять летом и накапливается год за годом в виде мощных снежников и ледников.

Когда воздушная масса опускается, она сжимается и при сжатии нагревается. Если воздушный поток, перевалив через горный хребет, спускается вниз, он снова нагревается. Так возникает фён — теплый ветер, хорошо известный во всех горных странах — на Кавказе, в Средней Азии, в Швейцарии. По-особому протекает адиабатический процесс охлаждения во влажном воздухе. Когда воздух достигает при своем постепенном охлаждении точки росы, водяной пар начинает в нем конденсироваться. Так образуются мельчайшие капли воды, из которых состоит туман или облако. При конденсации выделяется теплота парообразования которая замедляет дальнейшее охлаждение воздуха. Поэтому поднимающийся поток воздуха будет охлаждаться при конденсации пара медленнее, чем тогда, когда воздух совершенно сухой. Адиабатический процесс, при котором идет одновременно конденсация пара, называется влажно-адиабатическим.

Антропогенные процессы

Антропогенные процессы воздействия на природу подчиняются законам развития не природы, а общества. Поэтому они часто входят в противоречие с естественным ходом развития нашей планеты. Как правило, ответная реакция природных систем не предусматривается, возникают кризисные ситуации. Современность характеризуется особенно резким обострением взаимосвязей между обществом и природой. Человечество оказалось на грани экологической катастрофы. У него нет альтернативы — либо оно решит экологические проблемы, либо погибнет от последствий своей деятельности.

Основные особенности антропогенных процессов следующие:

1. Протекание антропогенных  процессов происходит в системе  природа — человек. Психологический  стимул человеческой деятельности  — получение экономических или  личных "выгод", если эти процессы  формируются сознательно. Но, несмотря  на развитие науки, часто при  решении проблем, связанных с  взаимодействием природы и человека, определяющей является перспектива  получения сравнительно кратковременных  частных выгод без учета дальнейших  последствий для развития данного  природного объекта и планеты  в целом. Общую направленность  человеческой деятельности в  смысле воздействия на природу  можно сформулировать как тенденцию  к замене естественной среды  обитания искусственной, она наблюдается  в энергетическом и сельском  хозяйстве, Промышленности. Сознательное  ослабление этой тенденции отмечается  только в заповедниках.

2. Энергетической основой  возникновения сознательно программируемых  антропогенных процессов является  преобразованная или выработанная  человеком энергия с помощью  созданной им техники. Дальнейший ход данных процессов так же, как и развитие значительной части незапрограммированных антропогенных процессов и последствий, протекает при участии природных космических эндогенных и экзогенных факторов.

3. Антропогенные процессы  по скорости протекания значительно  превосходят природные — примерно  на 5 — 6 порядков, а продолжительность  их во столько же раз уступает  природным (например месторождения полезных ископаемых формируются миллионы лет, а вырабатываются человеком за десятки лет).

4. Цикличность антропогенных  процессов почти не выражена. Она основном связывается с  работой транспорта, иногда другой  деятельностью и является отражением  цикличности природных процессов.

5. Вторжение в природные  круговороты вещества и энергии  во все возрастающих масштабах  обусловлено НТР и увеличивающейся  мощностью технических средств  воздействия на природу. 

6. В результате роста  хозяйственной деятельности человека  и антропогенного преобразования  среды обитания происходит многократное  пропускание воды и воздуха  через производственные процессы, что приводит к замене геохимических  циклов технохимическими.

7. Антропогенные процессы  способствуют упрощению видового  состава биосферы. Полностью исчезли  сотни видов растений и животных. С другой стороны, много полезных  видов растений и животных  подвергаются вещественной и  энергетической антропогенной стимуляции, а вредных (сорняки, грызуны и  т. д.) - целенаправленному уничтожению.

Человек все больше отделяется духовно от природы. Окружение его в основном начинают составлять техногенные пейзажи, что в свою очередь сильно сказывается на психоневрологическом " состоянии человека. Он становится катализатором техногенного преобразования вещества и энергии планеты. 

Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы. Различные негативные изменения атмосферы Земли связаны главным образом с изменением концентрации второстепенных компонентов атмосферного воздуха.

Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный. Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

К основным антропогенным источникам загрязнения атмосферы относятся предприятия топливно-энергетического комплекса, транспорт, различные машиностроительные предприятия.

По данным ученых (1990 е.), ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком).

Помимо газообразных загрязняющих веществ, в атмосферу поступает большое количество твердых частиц. Это пыль, копоть и сажа. Большую опасность таит загрязнение природной среды тяжелыми металлами. Свинец, кадмий, ртуть, медь, никель, цинк, хром, ванадий стали практически постоянными компонентами воздуха промышленных центров. Особенно остро стоит проблема загрязнения воздуха свинцом.

Глобальное загрязнение атмосферного воздуха сказывается на состоянии природных экосистем, особенно на зеленом покрове нашей планеты. Одним из самых наглядных показателей состояния биосферы служат леса их самочувствие.

Кислотные дожди, вызываемые главным образом диоксидом серы и оксидами азота, наносят огромный вред лесным биоценозам. Установлено, что хвойные породы страдают от кислотных дождей в большей степени, чем широколиственные.

Только на территории нашей страны общая площадь лесов, пораженных промышленными выбросами, достигла 1 млн га. Значительным фактором деградации лесов в последние годы является загрязнение окружающей среды радионуклидами. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС поражено 2,1 млн га лесных массивов .

Особенно сильно страдают зеленые насаждения в промышленных городах, атмосфера которых содержит большое количество загрязняющих веществ.

Воздушная экологическая проблема истощения озонового слоя, в том числе появление озоновых дыр над Антарктидой и Арктикой, связана с чрезмерным применением фреонов в производстве и быту.

Человечество существенно изменило ход течения целого ряда процессов в биосфере, в том числе биохимического круговорота и миграции ряда элементов. В настоящее время, хотя и медленно, происходит качественная и количественная перестройка всей биосферы планеты. Уже возник ряд сложнейших экологических проблем биосферы, которые необходимо разрешить в ближайшее время.

Смог (от англ. Smoky fog, буквально — «Дымовой туман») — чрезмерное загрязнение воздуха вредными веществами, выделенными в результате работы промышленных производств, транспортом и теплопроизводящими установками при определённых погодных условиях.