Реферат на тему:
Чому сучасний варіант атмосфери Землі є ідеальним?
Постійні складові атмосфери. Чому сучасна атмосфера Землі особливо
сприятлива для життя? На це запитання можна відповісти коротко: “Вона
містить досить кисню і не має отруйних газів”.
Та якщо ми хочемо здійснити своєрідну екологічну експертизу і оцінювання
газової оболонки Землі, то обмежитися цим твердженням аж ніяк не
зможемо.
На наш погляд, першою з багатьох властивостей атмосфери є її
“однаковість” для всієї поверхні Землі. Якщо знехтувати домішками і
забрудненнями, то всі земляни дихають практично однаковим повітрям, коли
перебувають на одній і тій самій висоті над рівнем моря. Мандрівники
давніх часів не сушили собі голову перед мандрівкою запитанням типу: “А
чим і як там ми будемо дихати?” Вони намагалися розв’язати інші
проблемі, а саме: “Яка там вода? Де знайти їжу?”
Це видається настільки очевидним, що сучасні мандрівники “по вертикалі”
(альпіністи і туристи) інколи забувають про ту важливу обставину, що,
плануючи сходження, варто добре подумати над тим, “чим ми будемо
дихати?” Тут, звісно, можна заперечити, що ці люди прекрасно знають, яка
висота бажаної вершини. Якщо це 5-6 км, то обходяться без кисневих
масок, адже на цій висоті люди живуть постійно в Гімалаях і Тибеті. Лише
коли передбачається сходження на 7-8 км, то запасаються киснем. Та не
раз траплялося, що за цими міркуваннями забували про зміни погоди, про
можливість тимчасової зміни тиску. Зниження тиску в центрі потужного
циклону фактично еквівалентне “підніманню” місцевості на більшу висоту
(і не на метри — на сотні метрів і більше), а підвищення його для умов
антициклону — “опусканню” місцевості ближче до рівня моря. На жаль, не
раз гинули від задухи на висоті 6-7 км ті альпіністи, на нещастя яких
глибокий циклон “піднімав” їх на небезпечну висоту.
Відомо, що практично вся територія України лежить у комфортній для
дихання зоні малої висоти над рівнем моря. “Стрибки” тиску погодного
характеру не відчуває більша частина здорового населення. Вони не
становлять для них жодної небезпеки. А от для тих, хто “ледь дихає”
навіть у сприятливих погодних умовах, зниження тиску повітря у циклонну
негоду помітно ускладнює життя і погіршує самопочуття.
Відносна сталість складу атмосфери спостерігається в усій її нижній
частині (до висот 92-94 км), де сила тяжіння скупчила переважну
більшість молекул газів. Засобом для вирівнювання складу і безперервного
“перемішування” є всі види вітрів і конвективний рух вгору чи вниз при
різниці температур (і тисків) повітряних мас у різних місцях поверхні
Землі.
Частину повітря, яка приблизно однакова в усіх куточках Землі й мало
змінюється за день, тиждень чи навіть рік, назвали сталою складовою
атмосфери.
До неї входять десять газів. Домінують два з них: азот N2 — 78,084 % і
кисень О2 — 20,946 %. Частка всіх інших узятих разом газів не сягає й
одного процента у сухому повітрі. Ці інші вісім газів постійної
складової атмосфери за концентрацією розташовуються у такій
послідовності:
3. Аргон (Аг) -0,934% 7. Метан (СН^ -0,0002%
4. Вуглекислий газ
(СО2) -0,036% 8. Криптон (Кг) -0,00014%
5. HeoH(Ne) -0,0018% 9. Водень (Н) -0,00005%
6. Гелій (Не) -0,000524% 10. Ксенон (Хе) -0,000009%
Наголосимо, що термін “стала складова” стосується однорідності складу
повітря у межах нижніх 94 км атмосфери (зона інтенсивного конвективного
перемішування), а не його незмінності впродовж тривалого часу.
Дуже точні виміри на океанічних островах показують, що вміст
вуглекислого газу невпинно підвищується, коливаючись упродовж року.
Щовесни він трохи більший, аніж восени, коли частину СО2 поглинають під
час літньої вегетації рослини суходолу Північної півкулі (рис. 25). А
ось плавне підвищення пояснюють найчастіше
тим, що людство весело і радісно спалює практично все, що може горіти,
добуваючи теплову енергію і виділяючи у повітря щороку майже 10 або вже
й 20 млрд т СО2.
Рис. Зміни вмісту вуглекислого газу в повітрі
Якщо пригадати, що спалювання супроводжується вилученням з повітря кисню
й приєднанням його до атомів вуглецю чи водню з палива, то можуть
виникнути побоювання типу: “А чи вистачить на наш вік кисню?”
Виявляється, вони абсолютно безпідставні, бо кількість кисню надто
велика порівняно з масою вуглецю у паливі. Навіть якщо одномоментно
спалити все, що міститься у відомих родовищах вугілля, нафти і газу, то
вміст кисню знизиться з 21 % до приблизно 12 %, а ось кількість
вуглекислого газу у повітрі збільшиться у багато разів і наслідки цього
будуть надто відчутні.
Вивчення впливу вуглекислого газу на температуру приземного шару повітря
є одним з досягнень сучасної науки. Якщо раніше про нього тільки
здогадувалися, то дослідження повітря у зразках льоду з нижніх шарів
льодовиків Гренландії та Антарктиди дали незаперечні докази зв’язку між
вмістом СО2 і температурою “на Землі”.
Виявилося, що максимальні концентрації вуглекислого газу у певні моменти
впродовж останніх 150 тис. років щоразу відповідали потеплінням.
Зниження вмісту СО2 і схожого до нього за впливом на
температуру повітря метану супроводжувалося розвитком льодовиків
(льодовикові періоди). Погодьтеся, що це серйозний здобуток сучасної
науки. Лишається лише зачекати, коли вона зможе встановити, що з цих
двох чинників є причиною, а що — наслідком.
Пошуки відповіді на останнє запитання актуальні ще й тому, що останнім
часом господарська активність людства теж позначається на сталій
складовій атмосфери, бо інтенсифікація рільництва і тваринництва за 300
років подвоїла кількість метану в атмосфері, а спалювання органічного
палива щонайменше на чверть збільшило концентрацію вуглекислого газу в
ній. Про можливі наслідки цього явища йтиметься в п. 6.4.4.
Серед згаданих сталих складових атмосфери немає явно отруйних. Цікаво,
що істотні зміни концентрації кожного з газів шкідливі чи небажані, адже
переважна більшість з них не підтримує дихання. Це стосується навіть
потрібного нам кисню. Доведено, що внаслідок підвищення його вмісту
понад межу 27 % стане практично неможливим самозгасання пожеж у лісах,
які спричинюються блискавками (дощ не зможе зробити листя чи гілки
досить “мокрими”). Ще гірше, що посилення окислення призведе до
розігрівання і самозаймання куп листя чи вугілля, елеваторів і сховищ
зерна, торфовищ тощо.
Стала складова повітря — екологічно безпечна на всій поверхні Землі.
Змінні складові атмосфери (домішки). Такого переконливого заспокійливого
твердження, на жаль, не можна висловити стосовно домішок в атмосфері.
Розглянемо спочатку ті змінні складові атмосфери, які мають природне
походження. Серед них перед веде водяна пара, змінність концентрації
якої нам і відома, і звична.
Ми почуваємося не дуже добре, коли повітря надто сухе. Ситуація
погіршується, коли високий вміст пари поєднується з підвищенням
температури. У цих умовах навіть у здорової людини утруднюється теплова
регуляція, важко (і небезпечно) виконувати інтенсивну фізичну працю,
дуже підвищується ймовірність виникнення теплового удару. Саме тому
вологі тропіки лікарі вважають малосприятливими для людини зонами Землі.
Рекордна концентрація водяної пари сягає там 5-6 %, а середня близька до
3-4%.
Влітку над Україною повітря містить найбільшу кількість водяної пари.
Взимку повітря сухіше, бо вона конденсується в сніг та іній. Найнижчі
концентрації водяної пари — до 0,00001 % — спостерігаються над вкритою
льодом Антарктидою.
Значно нижча концентрація інших домішок у повітрі. Наприклад, середня
концентрація озону (О3) збігається з рекордно малою концентрацією пари
води. Відомо кілька природних джерел утворення цього активного
окислювача з характерним запахом. У приземних шарах атмосфери це
блискавки й окислення смол хвойних дерев, а утворені ними концентрації
озону позитивно впливають на наше самопочуття.
Більшість озону постійно перебуває в шарах стратосфери на висотах 15-70
км (максимум — на висоті 25 км), утворюючи озоносфе-ру —
“протиультрафіолетовий” щит Землі. Поглинаючи біоактивне випромінювання
Сонця під час свого утворення й розпаду, озон не пропускає до поверхні
Землі безсумнівно шкідливу для біосфери частину сонячної енергії.
На жаль, антропогенні домішки в атмосфері вже створили реальну загрозу
втрати такого необхідного для сучасної біосфери шару озону у стратосфері
та “заміною” його вкрай небезпечним “приземним” озоном. Про це йтиметься
трохи далі.
Серед змінних складових атмосфери є кілька сполук азоту з киснем (N2O,
NO, NO2 ), які, як і озон, теж утворюються під час гроз енергією
блискавок.
Дуже складні суміші газів виходять назовні з вулканів. У порядку
зменшення концентрації це Н2О, СО2, CO, Н2, НС1, HF, SO2, H2S, NH2, COS,
CH4 та деякі інші. Частина з них бере активну участь у різноманітних
хімічних реакціях в атмосфері та на поверхні ґрунту.
Зазначені гази або явно отруйні (як CO), або більш-менш шкідливі для
людини, та їхня природна концентрація на великих відстанях від вулканів
дуже мала, вона менша мільйонної частки процента і не становить
небезпеки для здоров’я людини. Добре відомо, що отруйні викиди з
вулканів не раз вбивали багато людей (інколи — десятки тисяч!) в його
найближчих околицях. Та, на щастя, перемішування повітря швидко зменшує
концентрацію шкідливих газів вулканів, тому вони не становлять небезпеки
для справді великих територій.
Раніше нехтували виділенням газів з гірських порід, звертаючи всю увагу
на добре помітні стовпи диму з вулканів. Лише не так давно встановлено,
що сумарний газовий потік у горах (гейзери, джерела газованих вод типу
нарзану, просочування з тріщин тощо) близький до вулканічного. Навіть
виходи корінних порід на рівнинах “видихають” гази, хоч і порівняно мало
(водень, СН4 та ін.).
Серед цих “інших” рядок став об’єктом поглибленого вивчення.
Цей важкий інертний газ належить до природних радіонуклідів з
а-активністю. Тривале перебування людини у гранітних печерах, шахтах,
напівпідвальних приміщеннях, які контактують з гранітами, суттєво
підвищують ризик захворіти на рак легенів. На відкритому повітрі і в
звичайних будинках радон не становить небезпеки, а його контрольоване
використання у санаторіях дає змогу лікувати деякі хвороби.
До порівняно нових об’єктів уваги вчених належать дрібні тверді чи рідкі
атмосферні аерозольні частинки, середня концентрація яких близька до
концентрації ксенону, а мінімальна — приблизно 100 частинок у кубічному
сантиметрі чистого повітря.
Найменші аерозольні частинки мають 6-10 молекул, найбільші — 1018. Та й
ті такі малі, що повітря для них є дуже густим середовищем (як для нас
мед). Внаслідок подрібнення гірських порід утворюються частинки
діаметром не менше 1 мкм, а ще дрібніші — тільки конденсацією з газів
повітря чи випаровуванням крапель води (переважно, солоної).
Континентальний аерозоль з цієї причини значно більший, ніж океанічний.
Кожен може легко назвати кілька великих і помітних природних джерел
аерозолів: вулкани всіх типів, пилові бурі, дим від численних пожеж
тощо.
Та найпотужнішим джерелом найпотрібнішого для утворення дощових крапель
аерозолю є солона вона океану і морів, точніше — піна незліченних хвиль.
Доведено прямими вимірами, що двоміліметрова бульбашка, лопаючись,
утворює понад 2000 мікрокрапель, випаровування яких дає найкращі ядра
конденсації водяних крапель у всіх дощових хмарах Землі.
Без аерозолю дощі чи інші опади стануть неможливими, а будова атмосфери
— несприятливою для життя. Одне це робить ці частинки дуже корисними для
біосфери, яка добре пристосувалася до їх існування. У наш час медики
інтенсивно вивчають вплив природних та антропогенних аерозолів на
здоров’я, бо дедалі збільшується кількість осіб, які хворобливо реагують
на пилок дерев та інші мікрочастинки.
Надзвичайна різноманітність господарської активності людини спричинила
появу у повітрі не тільки пилу, а й великої кількості
газів-забруднювачів. Детальніше розглянемо їх пізніше.
Список використаної літератури:
Моисеев Н. И. Экология человечества глазами математика. — М.: Мол.
гвардия, 1988.—254с.
Небел Б. Наука об окружающей среде. — М.: Мир, 1993. — Ч. I. — 420 с.;
Ч. II.—330с.
Некое А. Н., Праченко Т. А., Леонов А. Ю. Экология и проблемы
безопасности товаров народного потребления. — Харьков: ХНУ, 2001. —
284с.
Никаноров А. М., Хоружая Т. А. Глобальная экология: Учеб. пособие. — М.:
ЗАО “Каирви”, 2003. — 288 с.
Никитин Д. П., Новиков Ю. В. Окружающая среда и человек: Учеб. пособие
для студ. вузов. — М.: Высш. шк., 1980. — 424 с.
Николайкин Н. И., Николайкина Н. Е., Мелехова О. П. Экология: Учеб. для
вузов. — 2-е изд., перераб. — М.: Дрофа, 2003. — 624 с.
Новиков Ю. В. Экология, окружающая среда и человек: Учеб. пособ. для
вузов и колледжей. — М.: ФАИР-ПРЕСС, 2002. — 560 с.
Одум Ю. Экология: В 2 т.: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. — Т. 1.— 328 с.,
Т. 2. — 376 с.
Основи соціоекології: Навч. посіб. / Г. О. Бачинський, Н. В. Беренда, В.
Д. Бондаренко та ін. — К.: Вища шк., 1995. — 238 с.
Пригожий И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: новый диалог человека с
природой: Пер. с англ. — М.: Прогресс, 1986. — 432 с.
Рамад Ф. Основы прикладной экологии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1981. —
543с.
Рейтере Н. Ф. Экология. Теории, законы, правила, принципы. — М.:
Просвещение, 1994. — 362 с.
Розанов С. И. Общая экология: Учеб. для техн. вузов. — СПб.: Изд.
“Лань”, 2003. —288с.
СтадницкийГ. В., Рационов А. И. Экология. — СПб: Химия, 1996.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
