Атмосфера (от. греч. ατμός - «пар» и σφαῖρα - «сфера») - газовая оболочка небесного тела, удерживаемая около него гравитацией. Атмосфера - газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водных паров и пыли. Через атмосферу осуществляется обмен вещества Земли с Космосом. Земля получает космическую пыль и метеоритный материал, теряет самые легкие газы: водород и гелий. Атмосфера Земли насквозь пронизывается мощной радиацией Солнца, определяющей тепловой режим поверхности планеты, вызывающей диссоциацию молекул атмосферных газов и ионизацию атомов.

Атмосфера Земли содержит кислород, используемый большинством живых организмов для дыхания, и диоксид углерода, потребляемый растениями, водорослями и цианобактериями в процессе фотосинтеза. Атмосфера также является защитным слоем планеты, защищая её обитателей от солнечного ультрафиолетового излучения.

Атмосфера есть у всех массивных тел - планет земного типа, газовых гигантов.

Состав атмосферы

Атмосфера - это смесь газов, состоящая из азота (78,08 %), кислорода (20,95 %), углекислого газа (0,03 %), аргона (0,93 %), небольшого количества гелия, неона, ксенона, криптона (0,01 %), 0,038 % двуокиси углерода, и небольшое количество водорода, гелия, других благородных газов и загрязнителей.

Современный состав воздуха Земли установился более сотни миллионов лет назад, однако резко возросшая производственная деятельность человека все же привела к его изменению. В настоящее время отмечается увеличение содержания СО 2 примерно на 10-12 %.Входящие в состав атмосферы газы выполняют различные функциональные роли. Однако основное значение этих газов определяется прежде всего тем, что они очень сильно поглощают лучистую энергию и тем самым оказывают существенное влияние на температурный режим поверхности Земли и атмосферы.

Начальный состав атмосферы планеты обычно зависит от химических и температурных свойств солнца в период формирования планет и последующего выхода внешних газов. Затем состав газовой оболочки эволюционирует под действием различных факторов.

Атмосфера Венеры и Марса в основном состоят из двуокиси углерода с небольшими добавлениями азота, аргона, кислорода и других газов. Земная атмосфера в большой степени является продуктом живущих в ней организмов. Низкотемпературные газовые гиганты - Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун - могут удерживать в основном газы с низкой молекулярной массой - водород и гелий. Высокотемпературные газовые гиганты, такие как Осирис или 51 Пегаса b, наоборот, не могут её удержать и молекулы их атмосферы рассеиваются в пространстве. Этот процесс протекает медленно, постоянно.

Азот, самый распространенный газ в атмосфере, химически мало активен.

Кислород , в отличие от азота, химически очень активный элемент. Специфическая функция кислорода - окисление органического вещества гетеротрофных организмов, горных пород и недоокисленных газов, выбрасываемых в атмосферу вулканами. Без кислорода не было бы разложения мертвого органического вещества.

Структура атмосферы

Структура атмосферы складывается из двух частей: внутренней- тропосферы, стратосферы, мезосферы и термосферы, или ионосферы, и внешней - магнитосферы (экзосферы).

1)Тропосфера – это нижняя часть атмосферы, в которой сосредоточено 3\4 т.е. ~ 80% всей земной атмосферы. Её высота определяется интенсивностью вертикальных (восходящих или нисходящих) потоков воздуха, вызванных нагреванием земной поверхности и океана, поэтому толщина тропосферы на экваторе составляет 16 – 18 км, в умеренных широтах 10-11 км, а на полюсах – до 8 км. Температура воздуха в тропосфере на высоте понижается на 0,6ºС на каждые 100м и колеблется от +40 до - 50ºС.

2)Стратосфера находится выше тропосферы и имеет высоту до 50км от поверхности планеты. Температура на высоте до 30км постоянная -50ºС. Затем она начинает повышаться и на высоте 50 км достигает +10ºС.

Верхней границей биосферы являются озоновый экран.

Озоновый экран – это слой атмосферы в пределах стратосферы, расположенный на разной высоте от поверхности Земли и имеющей максимальную плотность озона на высоте 20-26 км.

Высота озонового слоя у полюсов оценивается в 7 - 8 км, у экватора в 17-18км, а максимальная высота присутствия озона – 45-50 км. Выше озонового экрана жизнь невозможна из-за жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца. Если спрессовать все молекулы озона, то получится слой ~ 3мм вокруг планеты.

3)Мезосфера – верхняя граница этого слоя располагается до высоты 80км. Главная её особенность – резкое понижение температуры -90ºС у её верхней границы. Здесь фиксируется серебристые облака, состоящие из ледяных кристаллов.

4)Ионосфера (термосфера)- располагается до высоты 800 км и для неё характерно значительное повышение температуры:

150км температура +240ºС,

200км температура +500ºС,

600км температура +1500ºС.

Под действием ультрафиолетового излучения Солнца газы находятся в ионизированном состоянии. С ионизацией связано свечение газов и возникновение полярных сияний.

Ионосфера обладает способностью многократного отражения радиоволн, что обеспечивает дальнюю радиосвязь на планете.

5)Экзосфера – располагается выше 800км и простирается до 3000км. Здесь температура >2000ºС. Скорость движения газов приближается к критической ~ 11,2 км/сек. Господствуют атомы водорода и гелия, которые образуют вокруг Земли светящуюся корону, простирающуюся до высоты 20000км.

Функций атмосферы

1) Терморегулирующая – погода и климат на Земле зависит от распределения тепла, давления.

2) Жизнеобеспечивающая.

3) В тропосфере происходит глобальные вертикальные и горизонтальные перемещения воздушных масс определяющий круговорот воды, теплообмен.

4) Практически все поверхности геологические процессы обусловлены взаимодействием атмосферы, литосферы и гидросферы.

5) Защитная – атмосфера защищает землю от космоса, солнечной радиации и метеоритной пыли.

Функции атмосферы . Без атмосферы жизнь на Земле была бы невозможна. Человек ежедневно потребляет 12-15 кг. воздуха, вдыхая каждую минуту от 5 до 100л, что значительно превосходит среднесуточную потребность в пище и воде. Кроме того, атмосфера надежно оберегает человека от опасностей, угрожающих ему из космоса: не пропускает метеориты, космические излучения. Без пищи человек может прожить пять недель, без воды - пять дней, без воздуха - пять минут. Нормальная жизнедеятельность людей требует не только воздуха, но и определенной его чистоты. От качества воздуха воздуха зависят здоровье людей, состояние растительного и животного мира, прочность и долговечность конструкций зданий, сооружений. Загрязненный воздух губителен для вод, суши, морей, почв. Атмосфера определяет световой и регулирует тепловой режимы земли, способствует перераспределению тепла на земном шаре. Газовая оболочка предохраняет Землю от чрезмерного остывания и нагревания. Если бы наша планета не была бы окружена воздушной оболочкой, то в течение одних суток амплитуда колебаний температуры достигла бы 200 С. Атмосфера спасает все живущее на Земле от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. Велико значение атмосферы в распределении света. Ее воздух разбивает солнечные лучи на миллион мелких лучей, рассеивает их и создает равномерное освещение. Атмосфера служит проводником звуков.

6.2. Значение и строение атмосферы

Если воду, которой издавна не хватало, называли "ресурсом жизни", то о воздухе вспомнили лишь в нашу урбанизированную эпоху. Напомним, что без пищи человек может прожить несколько десятков дней, а без воздуха – только до 5-7 мин. Кроме того, человеку необходим чистый воздух, которого, в особенности в городах и индустриальных центрах, не хватает.

Значение атмосферы. Атмосферный воздух - важнейший природный ресурс, его назначе­ние (для Земли и человечества):

Снабдить людей, животный и растительный мир жизненно необхо­димыми газовыми элементами (кислородом, углекислым газом);

Смяг­чить температурные перепады (воздух - плохой проводник тепла и холода), т.е. обеспечить терморегуляцию на планете;

Защитить поверхность Земли от космического, радиационного и ультрафиолетового солнечного излучений;

Защитить Землю от метеоритов и прочих космических тел, подавляющая масса которых сгорает в атмосфере;

Обеспечить производственные антропогенные процессы кислородом, азотом, водородом и нейтральными газами.

Атмосфера "согревает" нашу планету, погло­щая тепло, излучаемое Землей в мировое пространство, и частично воз­вращая его в виде встречного излучения. Атмосфера рассеивает солнеч­ные лучи, в результате чего создается постепенный переход от света к тени (сумерки). В ночное время она излучает световые лучи и служит источником освещения земной поверхности.

Ночное свечение атмосфе­ры (люминесценция) - это свечение разреженных газов воздуха на высо­тах от 80 до 300 км. Оно обеспечивает 40 – 45 % общей освещенности земной поверхности в безлунную ночь, в то время как звездный свет составляет около 30 %, а на свет, рассеиваемый межзвездной пылью, приходятся остальные 25 – 30 %. Разновидностью свечения атмосферы являются полярные сияния. На Земле они наблюдаются в высоких широтах только ночью при отсут­ствии облаков. Из космоса полярные сияния видны всегда, и при этом одновременно над большими территориями.

Строение атмосферы . В составе атмосферы выделяют несколько слоев - сфер, между которыми нет резко выраженных границ.

1. Тропосфера - нижний основной слой атмосферы. Он наиболее хо­рошо изучен. Высота тропосферы достигает 10 км над полюсами, 12 км в умеренных широтах и до 18 км над экватором.

Тропосфера содержит более 4/5 всей массы атмосферного воздуха. В ней наиболее ярко прояв­ляются разнообразные погодные явления. Известно, что с подъемом на 1 км температура воздуха в этом слое снижается более чем на 6 граду­сов . Это происходит потому, что воздух пропускает к поверхности Зем­ли солнечные лучи, которые ее нагревают. От земной поверхности на­греваются и прилегающие к Земле слои атмосферы.

Зимой поверхность Земли сильно охлаждается, чему способствует снежный покров, отражающий большую часть солнечных лучей. По этой причине воздух у поверхности Земли оказывается холоднее, чем вверху, то есть образуется так называемая инверсия температуры. Инверсия температуры часто наблюдается и в ночное время суток.

Летом поверхность Земли сильно и неравномерно нагревается сол­нечными лучами. От наиболее нагретых ее участков поднимаются вверх воздушные вихри. На смену поднявшемуся воздуху притекает воздух со стороны менее нагретых участков Земли, в свою очередь, замещаемый воздухом из верхних слоев атмосферы. Возникает конвекция, которая вызывает перемешивание атмосферы в вертикальном направлении. Конвекция способствует рассеиванию тумана и снижает запыленность нижнего слоя атмосферы.

В верхних слоях тропосферы на высоте 12 - 17 км при пролете са­молетов часто образуются белые облачные следы, хорошо видимые с большого расстояния. Эти следы называются конденсационными , или следами инверсии. Основной причиной конденсационных следов является конденсация, или сублимация водяного пара, попадающего в атмосферу с отработав­шими газами авиационных двигателей, так как при сжигании керосина в авиационном двигателе образуется водяной пар.

Для сжигания в двига­теле 1 кг топлива расходуется около 11 кг атмосферного воздуха, при этом образуется около 12 кг отработавших газов, содержащих почти 1,4 кг водяного пара.

2. Стратосфера находится над тропосферой до высоты 50-55 км. В ней содержится менее 20 % массы всего атмосферного воздуха. В этом слое имеется незначительное перемещение газов и происходит возрас­тание температуры с высотой (до 0 0 С у верхней границы).

Нижняя часть стратосферы представляет мощный задерживающий слой, под которым скапливаются водяной пар, кристаллы льда и другие твердые частицы. Относительная влажность воздуха здесь всегда близка к 100 %.

В стратосфере расположен озоновый слой, отражающий губи­тельное для жизни космическое излучение и частично ультрафиолето­вые лучи Солнца. Наибольшая концентрация озона имеется на высоте 15-35 км, где свободный кислород под влиянием солнечной радиации превращается в озон.

3. Мезосфера простирается выше стратосферы на высоте приблизительно от 50 до 80 км. На её долю приходится менее 1 % воздуха. Для неё характерно понижение температуры с увеличением высоты, приблизительно от 0° С на границе со стратосферой до -90° С в верхних слоях мезосферы.

4. Ионосфера находится над мезосферой. Она характеризуется значи­тельным содержанием атмосферных ионов и свободных электронов. В ионосфере происходит под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации ионизация сильно разреженного воздуха, а также космического излучения, которые вызывают разложение молекул атмосферных газов на ионы и электроны. Особенно интенсивна ионизация на высоте от 80 до 400 км. Ионосфера способствует рас­пространению радиоволн. Верхняя граница ионосферы является внеш­ней частью магнитосферы Земли. Ионосферу часто называют термосферой .

Атмосфера спасает всё живое на Земле, как от «звёздных осколков», так и от губительных ультрафиолетовых, рентгеновских, космических лучей.

Наличие воздушной оболочки придаёт нашему небу голубой цвет, т.к. молекулы основных элементов воздуха и различные примеси рассеивают, главным образом, лучи с короткой длиной волны, т.е. фиолетовые, синие и голубые. По мере удаления от поверхности Земли и уменьшения плотности атмосферы цвет неба темнеет, сначала становится густо-синим, а в стратосфере приобретает тёмно-синюю окраску.

Одной из особенностей атмосферы является её способность к самоочищению. Этот процесс происходит вследствие сухого и мокрого выпадения примесей, поглощения их земной поверхностью растениями, переработки бактериями, микроорганизмами и другими путями. Зелёные насаждения способствуют очищению воздуха от пыли, оксида углерода, диоксида серы и т.д. Одно взрослое дерево липы может в течение суток аккумулировать десятки килограммов диоксида серы, превращая его в безопасное вещество. Однако возможности природы ограничены.

Во всём мире проходят компании с целью убедить правительства сократить вырубку лесов. Уничтожение млн. кв. км леса означает уменьшение поступления кислорода в атмосферу и скопление большого количества углекислого газа, создающего эффект тепловой ловушки.

Атмосфера способна обеспечивать равновесие между продуцированием кислорода, потреблением углекислого газа зелёными растениями. Это позволяет сохранять замкнутый цикл, от которого зависит жизнедеятельность всех животных и растений планеты в течение сотен тысяч лет.

Однако теперь этому равновесию угрожают последствия производственной деятельности человека.

В результате всемирной индустриализации за последние 200 лет стали нарушаться пропорции в газовом составе атмосферы. Это напрямую угрожает сбалансированности процессов, протекающих в биосфере.

4.Загрязнение атмосферы

Увеличение концентрации в атмосфере отдельных компонентов ведёт к её загрязнению.

Изменение газового состава

Загрязнение

Увеличение содержания аэрозолей

4.1 Изменение газового состава

В настоящее время наблюдается повышение концентрации таких составляющих атмосферного воздуха, которые могут оказывать особенно негативное влияние на живые организмы.

СО 2 – углекислый газ, не токсичен. За последние 100 лет содержание СО 2 в атмосфере выросло с 0, 027% до 0,03%. Ежегодный прирост составляет 0,0004% в год. Повышение концентрации углекислого газа связывают с глобальным изменением климата на Земле.

Углекислый газ относят к группе парниковых газов (сюда также включают метан (СН 4), оксиды азота). Эти газы образуются при сжигании различных ископаемых видов топлива, при проведении агротехнических мероприятий (например, при внесении азотных удобрений).

Парниковый эффект . Парниковые газы, всегда присутствующие в атмосфере, задерживают тепло солнечных лучей, отражённых от поверхности Земли. Если бы этот процесс прекратился, все воды планеты перешли бы в состояние льда, что привело бы к гибели все живые организмы. Однако, когда содержание «парниковых газов» увеличивается из-за антропогенного вмешательства, в атмосфере удерживается слишком большое количество тепла. Это приводит к потеплению климата во всём мире. За последнее столетие средняя температура на планете увеличилась на полградуса Цельсия. Прогнозируется дальнейшее потепление к середине нынешнего века на 1 - 4,5 градусов.

Сейчас в атмосфере увеличивается доля примесей, которые оказывают различное токсическое действие на человека.

СО – оксид углерода, токсичен. Без цвета и запаха. Образуется при работе энергоустановок, содержится в выбросах двигателей внутреннего сгорания. Контактируя с человеческим организмом, соединяется с гемоглобином в крови. Гемоглобин становится неспособным переносить кислород к тканям, т.е. воздействует на нервную сердечно-сосудистую систему – вызывает удушье. (Например, при воздействии в течение 2-3 часов на организм концентрации 200-220 мг/м 3 наступает отравление СО). Ежегодные выбросы в атмосферу составляют не менее 1250 млн. т.

S О 2 - диоксид серы, токсичен. Бесцветный газ с острым запахом. Образуется в результате сжигания серосодержащего топлива или в результате переработки сернистых руд. Раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей. При концентрации около 50 мг/м 3 образует последовательно H 2 SO 3 и H 2 SO 4 . При содержании в воздухе SO 2 от 0,23 мг/м 3 происходит усыхание хвойных деревьев и при концентрации от 0,5 мг/м 3 - лиственных. Ежегодные выбросы в атмосферу составляют около 170 млн. т. в год.

NO X (NO, N 2 O 5 , NO 2 , N 2 O 3 ) – оксиды азота. Без цвета и запаха. Очень ядовиты. При наличии в воздухе оксидов азота токсичность СО возрастает. Источники – предприятия, производящие азотную кислоту, азотные удобрения, целлулоид. В атмосферу поступает ежегодно до 20 млн. т. оксидов азота.

Углеводороды – пары бензина, пентан, гексан и т.д. Обладают наркотическим действием. К канцерогенным веществам относят бенз(а)пирен С 20 Н 12 , который образуется в процессах пиролиза угля углеводородных топлив (при температуре более 600 градусов по Цельсию)

Необходимо отметить повышенное содержание следующих примесей, которые имеют антропогенное происхождение: сероводород и сероуглерод, соединения фтора, соединения хлора и т.д.

Кислотные дожди . Содержат растворы серной и азотной кислот. Образуются в результате реакции оксидов серы и оксидов азота с водяными парами атмосферы. Это превращает выпадающие дожди в слабые растворы кислот.

Кислотные дожди убивают памятники архитектуры. Твёрдый мрамор (CаО и СО 2)реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (СаSО 4). Исторические памятники Греции, Рима, простояв тысячелетия, разрушаются на глазах.

В местах выпадения кислотных дождей погибают растения, животные. Известны случаи, когда кислотные дожди уничтожали целые леса. Кислотные дожди вливаются в водоёмы, реки, убивая даже мельчайшие формы жизни.

4.2 Повышение плотности аэрозоля

Аэрозоли – взвешенные частицы, присутствующие в атмосфере. Повышение концентрации аэрозоля может иметь естественный характер. Естественное загрязнение атмосферы происходит при извержении вулканов, при лесных, торфяных пожарах, выветривании пород. Происходит выпадение космической пыли - около 5 млн. т в год.

Производственные процессы, являющиеся причиной антропогенного запыления атмосферы, оказывают большое влияние на климат Земли.

Взвешенные вещества сажи, дыма, интенсивно поглощают солнечный свет, увеличивают количество ядер конденсации и тем самым облачность атмосферы. Количество солнечных дней снижается до 25 – 50%. Размер аэрозолей колеблется в пределах 11 – 51 мкм, период нахождения во взвешенном состоянии мельчайших аэрозолей составляет от нескольких дней до нескольких лет. Пример: Источником атмосферного аэрозоля является сажа, зола, которая образуется при неполном сгорании топлива. Сажа – высокодисперсный нетоксичный порошок, на 95% состоящий из углерода. Обладает большой абсорбционной способностью по отношению к тяжёлым углеводородам. Это делает сажу очень опасной для человека.

5. Озоновый экран Земли

Озоновый экран, расположенный в стратосфере, защищает нас путём поглощения большей части (2/3) солнечных ультрафиолетовых лучей.

Внутри озонового слоя происходит непрерывный переход из одной формы кислорода в другую. Молекулы О 2 расщепляются на отдельные атомы кислорода (О). Эти атомы соединяются с молекулами кислорода, образуя озон О 3 . Озон снова распадается на кислород и О 2 и отдельные атомы. Необходимую энергию даёт солнечное излучение. Поглощая эту энергию в основном в ультрафиолетовой части спектра, озоновый слой не даёт ультрафиолетовому излучению достигать Земли.

Разрушение озонового слоя

Впервые в 1985 г. исследователи Антарктиды обнаружили озоновую дыру над частью южного полушария. Сейчас озоновые дыры обнаружили и над северным полушарием.

Выяснилось, что разрушение озона в основном вызвано присутствием химических соединений - искусственно синтезированных хлорфторуглеродов (ХФУ). Которые сравнительно недавно получили широкое распространение. Они нашли применение в бытовой химии, использовались в холодильных установках при производстве пенопласта и т.д.

Для человека эти соединения не опасны. Однако, предполагается, что, поднимаясь вверх в атмосфере, эти газы достигают озонового слоя и разрушают его. ХФУ попадают в верхние слои атмосферы в качестве примесей. Под действием солнечного света их молекулы распадаются с высвобождением атомов хлора. Хлор «отбирает» один атом кислорода у озона, превращая его в обычный кислород. Один атом хлора может проделать это со множеством (до 100000) молекул озона.

Международное сообщество принимает некоторые меры по защите озонового слоя.

1987г. – правительства 56 стран обязались сократить производство ХФУ.

1996г. – промышленно развитые страны полностью прекратили производство фреона, галлонов и тетрахлорида углерода.

2010г. - к этому времени производство ХФУ обязаны прекратить развивающиеся страны.

Международный экологический фонд предоставил Москве, Киеву безвозмездную помощь для поэтапного сокращения потребления ОРВ. Деньги направлены предприятиям, производящим аэрозоли, холодильную технику для перехода к использованию углеродного аэрозольного пропелента (УАП).

Межведомственные комиссии по охране озонового слоя созданы на правительственном уровне.

Определение степени загрязнённости атмосферы

В большинстве стран критерием качества воздушного бассейна является предельно допустимая концентрация (ПДК) загрязняющего вещества для атмосферного воздуха, определяемая количеством вещества, находящегося в 1 м 3 воздуха, которое не оказывает вредного влияния на здоровье людей, постоянно его вдыхающих.

Опасность загрязнения атмосферы определяют следующим образом:

j = c i / ПДК i ,

где с i – физическая концентрация загрязняющего вещества в приземном слое атмосферы (пространство до 2-х м над поверхностью земли), замеренная или рассчитанная в мг/м, ПДК – максимально разовая предельно допустимая концентрация загрязняющего вещества в мг/м.

Если значениеj 1, то опасности загрязнения нет, если же j больше 1, то опасность загрязнения существует.

Например, для сернистого газа (SO 2) ПДК в атмосфере населённых пунктов – 0,5 мг/м 3 ; диоксида азота (NO 2) – 0,085 мг/м 3

При совместном присутствии в атмосфере нескольких веществ, обладающих эффектом суммации (т.е. взаимно усиливающих воздействие на организм человека), опасность загрязнения определяется из выражения:

j = c 1 / ПДК 1 + c 2 / ПДК 2 … +… c i / ПДК i ,

где с 1 ,с 2 ,…, с 3 – фактические концентрации веществ, в мг/м; ПДК 1 , ПДК 2 , …., ПДК 3 – максимально разовые предельно допустимые концентрации для этих веществ в мг/ м 3

Это выражение используется при установлении качества воздуха, если в нём одновременно присутствуют такие вещества, как, например, фенол и ацетон, сернистый газ и диоксид азота, этилен, пропилен, бутилен.

Непревышение ПДК должно обеспечиваться за счёт ограничения интенсивности выбросов загрязняющих веществ. Важным фактором, влияющим на концентрацию загрязняющих веществ в атмосфере, является её способность к рассеиванию и самоочищению. Этот процесс происходит вследствие сухого и мокрого выпадения примесей, поглощению их земной поверхностью, переработки бактериями, микроорганизмами и другими путями.

Способы и методы очистки выбросов в атмосферу от вредных веществ

Строительство очистных сооружений - важная мера по предотвращению загрязнённости атмосферы.

Способы очистки выбросов в атмосферу можно объединить в следующие группы:

Очистка от выбросов пыли и аэрозолей вредных веществ;

Очистка выбросов от вредных газообразных веществ;

Снижение загрязнённости атмосферы выхлопными газами от ДВС транспортных средств и стационарных установок;

Для очистки выбросов от вредных веществ используются механические, физические, химические и комбинированные методы.

Механические методы базируются на использовании сил гравитации, инерции, центробежных сил и т.д.

Физические методы базируются на использовании электрических и электростатических полей, охлаждении, конденсации и т.д.

В химических методах используются реакции окисления, нейтрализации и т.д.

В физико-химических методах используются принципы сорбции (абсорбции, хемосорбции, адсорбции), коагуляции и флотации.

Рассмотрим некоторые из физико-химических методов:

Метод абсорбции :

Этот метод заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путём поглощения одного или нескольких компонентов этой смеси абсорбентом (поглотителем) с образованием раствора. В качестве абсорбента используется жидкость, способная поглощать вредные примеси. При соприкосновении жидких и газообразных веществ на поверхности обеих фаз образуется жидкостная и газовая плёнки.

Растворимый в жидкости компонент газовоздушной смеси проникает путём диффузии сначала через газовую плёнку, потом через жидкостную и поступает в верхние слои абсорбента. Например, для удаления из выбросов ароматических углеводородов, водяных паров используется серная кислота.

Метод хемосорбции:

Основан на поглощении газов и паров твёрдыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений.

Метод адсорбции:

Основан на свойствах некоторых твёрдых тел с ультрамикроскопической структурой селективно (избирательно) извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси. Наиболее часто в качестве адсорбента используется активированный уголь, активированный глинозём, активированный оксид AL и прочие комплексные оксиды.

Каталитический метод:

Этим методом превращают токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путём введения в систему дополнительных веществ, называемых катализаторами. Каталитические методы основаны на взаимодействии удаляемых веществ со специально добавляемым в смесь веществом на твёрдых катализаторах.

Окружающий мир образован из трех очень разных частей: земли, воды и воздуха. Каждая из них по-своему уникальна и интересна. Сейчас речь пойдет только о последней из них. Что такое атмосфера? Как она возникла? Из чего состоит и на какие части делится? Все эти вопросы чрезвычайно интересны.

Само название «атмосфера» образовано из двух слов греческого происхождения, в переводе на русский они означают «пар» и «шар». А если посмотреть точное определение, то можно прочитать следующее: «Атмосфера - это воздушная оболочка планеты Земля, которая несется вместе с ней в космическом пространстве». Она развивалась параллельно геологическим и геохимическим процессам, которые происходили на планете. И сегодня от нее зависят все процессы, протекающие в живых организмах. Без атмосферы планета стала бы безжизненной пустыней, подобной Луне.

Из чего она состоит?

Вопросом о том, что такое атмосфера и какие элементы в нее входят, заинтересовал людей уже давно. Основные составляющие этой оболочки были известны уже в 1774 году. Их установил Антуан Лавуазье. Он обнаружил, что состав атмосферы большей частью образован из азота и кислорода. С течением времени ее составляющие уточнялись. И теперь известно, что в ней находятся еще многие другие газы, а также вода и пыль.

Рассмотрим более подробно то, из чего состоит атмосфера Земли возле ее поверхности. Самый распространенный газ - азот. Его содержится немного больше 78 процентов. Но, несмотря на такое большое количество, в воздухе азот практически не активен.

Следующий по количеству и очень важный по значению элемент - кислород. Этого газа содержится почти 21%, и он как раз проявляет очень высокую активность. Его специфическая функция состоит в окислении мертвого органического вещества, которое в результате этой реакции разлагается.

Газы с низким содержанием, но важным значением

Третий газ, который входит в состав атмосферы, - аргон. Его чуть-чуть меньше, чем один процент. После него идут углекислый газ с неоном, гелий с метаном, криптон с водородом, ксенон, озон и даже аммиак. Но их содержится настолько мало, что процентное содержание таких компонентов равняется сотым, тысячным и миллионным частям. Из них только углекислый газ играет существенную роль, поскольку он является строительным материалом, который необходим растениям для фотосинтеза. Другая его важная функция состоит в том, чтобы не пропускать радиацию и поглощать часть солнечного тепла.

Еще один малочисленный, но важный газ - озон существует для удержания ультрафиолетового излучения, идущего от Солнца. Благодаря этому свойству все живое на планете надежно защищено. С другой стороны, озон влияет на температуру стратосферы. Из-за того, что он поглощает это излучение, происходит нагревание воздуха.

Постоянство количественного состава атмосферы поддерживается безостановочным перемешиванием. Ее слои перемещаются как по горизонтали, так и по вертикали. Поэтому в любом месте земного шара достаточно кислорода и нет избытка углекислого газа.

Что еще присутствует в воздухе?

Следует отметить, что в воздушном пространстве можно обнаружить пар и пыль. Последняя состоит из пыльцы и частичек почвы, в городе к ним присоединяются примеси твердых выбросов из выхлопных газов.

А вот воды в атмосфере много. При определенных условиях она конденсируется, и появляются облака и туман. По сути это одно и то же, только первые появляются высоко над поверхностью Земли, а последний стелется по ней. Облака принимают разнообразную форму. Этот процесс зависит от высоты над Землей.

Если они образовались в 2 км над сушей, то их называют слоистыми. Именно из них проливается на землю дождь или падает снег. Над ними до высоты 8 км формируются кучевые облака. Они всегда самые красивые и живописные. Именно их рассматривают и гадают, на что они похожи. Если такие образования появятся на следующих 10 км, они будут очень легкими и воздушными. Их название перистые.

На какие слои делится атмосфера?

Хотя они и имеют сильно отличающиеся друг от друга температуры, очень сложно сказать, на какой конкретной высоте начинается один слой и заканчивается другой. Это деление весьма условное и носит приблизительный характер. Однако слои атмосферы все же существуют и выполняют свои функции.

Самая нижняя часть воздушной оболочки названа тропосферой. Ее толщина увеличивается при перемещении от полюсов к экватору с 8 до18 км. Это самая теплая часть атмосферы, поскольку воздух в ней нагревается от земной поверхности. Большая часть водяного пара сосредоточена в тропосфере, поэтому в ней образуются тучи, выпадают осадки, гремят грозы и дуют ветра.

Следующий слой имеет толщину около 40 км и называется стратосферой. Если наблюдатель переместится в эту часть воздуха, то обнаружит, что небо стало фиолетовым. Это объясняется малой плотностью вещества, которое практически не рассеивает солнечные лучи. Именно в этом слое летают реактивные самолеты. Для них там открыты все просторы, поскольку практически нет облаков. Внутри стратосферы имеется слой, состоящий из большого количества озона.

После нее идут стратопауза и мезосфера. Последняя имеет толщину около 30 км. Она характеризуется резким понижением плотности воздуха и его температуры. Небо для наблюдателя видится в черном цвете. Здесь можно даже днем наблюдать звезды.

Слои, в которых практически нет воздуха

Продолжает строение атмосферы слой под названием термосфера - самая протяженная из всех остальных, ее толщина достигает 400 км. Этот слой отличается огромной температурой, которая может достигать 1700 °C.

Последние две сферы часто объединяют в одну и называют его ионосферой. Это связано с тем, что в них протекают реакции с выделением ионов. Именно эти слои позволяют наблюдать такое явление природы, как северное сияние.

Следующие 50 км от Земли отведены экзосфере. Это внешняя оболочка атмосферы. В ней происходит рассеивание частиц воздуха в космос. В этом слое обычно перемещаются спутники погоды.

Атмосфера Земли заканчивается магнитосферой. Именно она приютила большинство искусственных спутников планеты.

После всего сказанного, не должно остаться вопросов о том, что такое атмосфера. Если возникли сомнения в ее необходимости, то их легко развеять.

Значение атмосферы

Главная функция атмосферы заключается в защите поверхности планеты от перегрева в дневное время и чрезмерного остывания ночью. Следующее важное значение этой оболочки, которое никто не будет оспаривать, в том, чтобы снабжать кислородом всех живых существ. Без этого они задохнулись бы.

Большинство метеоритов сгорают в верхних слоях, так и не долетев до поверхности Земли. И люди могут любоваться летящими огнями, принимая их за падающие звезды. Без атмосферы вся Земля была бы усеяна кратерами. А о защите от солнечного излучения уже говорилось выше.

Как влияет человек на атмосферу?

Очень негативно. Это связано с разрастающейся деятельностью людей. Основная доля всех отрицательных моментов приходится на промышленность и транспорт. Кстати, именно автомобили выделяют почти 60% всех загрязняющих веществ, которые проникают в слои атмосферы. Оставшиеся сорок делят между собой энергетика и промышленность, а также отрасли по уничтожению отходов.

Список вредных веществ, которые ежедневно пополняют состав воздуха, очень длинный. Из-за транспорта в атмосфере оказываются: азот и сера, углерод, синец и сажа, а также сильный канцероген, вызывающий рак кожи - бензопирен.

На долю промышленности приходятся такие химические элементы: сернистый газ, углеводород и сероводород, аммиак и фенол, хлор и фтор. Если процесс будет продолжаться, то скоро ответы на вопросы: «Что такое атмосфера? Из чего она состоит?» будут совсем другими.

Конец четверти - всегда время хлопот для заботливых родителей. :) Поскольку я считаю, что стыдно иметь 4 по географии, решил подтянуть своего сына по этому предмету и провести небольшой урок объяснив ему, что называется атмосферой и какова ее роль. Кстати, усилия не прошли зря, и моему сыну «светит» пятерка!

Что такое атмосфера

Для начала необходимо разобраться, что же она из себя представляет. Итак, это самая легкая оболочка из всех, однако ее роль во всех процессах нашей планеты весьма существенна. Она неоднородна - чем выше от поверхности планеты, тем более она разряжена, вследствие чего меняется и ее состав . Наука рассматривает эту оболочку в виде нескольких слоев:

• тропосфера - здесь наблюдается максимальная плотность, и здесь же происходят все атмосферные явления;
• стратосфера - характеризуется меньшей плотностью, и единственное явление, наблюдаемое здесь - серебристые облака;
• мезосфера - здесь наблюдается значительное понижение температуры;
• термосфера - здесь плотность воздуха меньше в несколько сотен тысяч раз;
• экзосфера - представлена ионизированными газами - плазмой.

Каково значение атмосферы

Во первых, благодаря ей стало возможным появление жизни . Животные не выживут без кислорода, а растения не в состоянии поддерживать жизнедеятельность без другого газа - углекислого. Он необходим растениям как основной компонент процесса фотосинтеза , в результате которого вырабатывается необходимый для животных кислород. Нужно отметить особую важность этой оболочки как щита, что противодействует излучениям Солнца и метеорам - они просто сгорают в ее толще. Она выступает в качестве теплорегулятора нивелируя колебания температур: чрезмерного перегрева в течение дня, и переохлаждения ночью. Она словно одеялом укутывает нашу планету, задерживая обратное излучение тепла .

В силу того, что планета прогревается неравномерно, возникают перепады давления, что становятся причиной возникновения ветров и перемены погоды . Ветра участвуют в процессах, называемых «выветривание», формируя различные рельефные зоны. Кроме этого, без нее был бы невозможен еще один архиважный процесс - круговорот воды, благодаря которому формируются облака и выпадают осадки .

Итоги

Таким образом, значение атмосферы заключается в следующем:

• защита - от радиации и астероидов;
• климат - поддерживает относительную стабильность температуры;
• источник кислорода - важнейшее условие жизни;
• транспортировка - является средой, в которой перемещаются массы воздуха и влага;
• среда обитани я - для насекомых, птиц, бактерий.