АТМОСФЕРА Вертикальное строение атмосферы по Г В

АТМОСФЕРА

Вертикальное строение атмосферы (по Г. В. Войткевич и др. , 1976)

Строение атмосферы (по Рябчикову А. М. , 1972)

Строение, состав и химические процессы в атмосфере Земли (по Г. В. Войткевич и др. , 1976)

Вертикальное распределение температуры в верхней атмосфере по данным ракетных наблюдений (по Я. Мияки, 1965)

Основные экологические функции атмосферы • Одна из основных природных сред , транспортирующих вещество и энергию, формирующая тепловой баланс. • Среда, содержащая свободный кислород, поддерживающая функцию дыхания. • Среда, которая защищает биоту и человека от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца. • Среда вмещающая и активно транспортирующая загрязняющие вещества. • Среда, в которой осуществляется разбавление и перемешивание загрязняющих компонентов(время перемешивания ~ 0, 2 года), спасающая человека от гибели. • Среда обитания живых организмов

ЭВОЛЮЦИЯ БИОСФЕРЫ

Аэрозоли- как главный фактор изменения экологических функций атмосферы и загрязнения природной среды

Схематическая диаграмма распределения атмосферных аэрозолей по размерам частиц (выраженного в виде производной массы по логарифму диаметром частиц) и механизмов их образования, (с упрощениями)

Динамика выпадения минеральной составляющей пыли на 1 дм 2 в год вблизи г. Томска в прошлом и прогноз этого процесса на будущее (заштрихованная часть)

Изменение свойств наноминералов

• Аэрозоли наноразмерных уровней обладают особыми аэродинамическими свойствами , что определяет их длительное время пребывания в атмосфере и дальность переноса. • Они обладают качественно иными свойствами поступления в организм, в том числе через кожу, и особенностями миграции и накопления в органах и тканях.

Широтное распределение аэрозолей

Глобальное изменение климата • Климатическая система Земли изменилась как в глобальном, так и в региональном масштабах. • Некоторые из этих изменений можно наверняка отнести к человеческой деятельности , тогда как другие объясняются природными региональными и глобальными факторами. • В большинстве случаев основные факторы этого изменения за последние 100 лет обусловлены загрязнением атмосферы, от геологической , геохимической и геофизической деятельности человека (техногенеза, по А. Е. Ферсману), происходящими на фоне глобальных геодинамических процессов внутри нашей планеты.

Влияние высокого содержания двуокиси углерода на тепловой баланс Земли (по Ревелю и др. , 1995)

Парниковые эффекты в истории Земли

Глобальное изменение климата. Похолодание или потепление? Причина природная или рукотворная ?

• Изменение концентрации. . в прошлом( по данным измерения газовых включений во льдах Антарктики), настоящем и будущем (прогноз)

Изменение среднегодовой температуры в районе г. Томска по данным метеонаблюдений с 1870 года (по материалам В. И. Слуцкого)

Распределение концентраций некоторых элементов в золе разных горизонтов сапропеля озера Очки, зона Байкальского биосферного заповедника ( по Леоновой Г. А. , 2007) 0. 1 0 см 1 10 100000 Cd 5 10 15 20 25 Sb Sn Pb Zn Zr Ti Ca Fe г/т золы

Содержание свинца в ледниках Гренландии Возраст образцов льда соответствует их глубине (по Б. Небелу, 1993 г. ) 0, 20 0, 16 0, 14 0, 12 0, 10 0, 08 0, 06 0, 04 0, 02 800 до н. э. 1750 1800 1950 Свинец в снегу, млрд -1 0, 18

Кумулятивная кривая загрязнения торфа в районе г. Томска тяжелыми металлами (по данным Н. В. Васильева, А. П. Бояркиной, 1984)

• Урал. Медеплавильный завод(Большаков , Воробейчик, 2007)

Концентрация меди в лесной подстилке, мкг/г (Большаков расстояние, км , Воробейчик, 2007) расстояние, км

расстояние, км Параметр Анализ зависимостей доза – эффект фоновое переходное импактное Нагрузка расстояние, км Техногенная пустыня Импактная зона Буферная зона Фоновая зона © Фото И. Н. Михайловой

а) Распределение (по массе) используемых для различных целей видов топлива в Великобритании на 1980 г. б) Распределение источников выброса моноксида углерода в Великобритании на 1980 г; (Didjest of Environmentul Pollution and Water Statistics, London, HMSO) ( по П. Бримблкумбу, 1988)

Разработка и создание ядерного оружия массового уничтожения ярчайший пример геохимической деятельности человека 212 Мэв Мирный атом АКТИВНАЯ ЗОНА ядерного реактора

Карта распределения средних концентраций металлов: свинца, построенные по данным наблюдений за 1989 - 1993 гг. в 123 городах (Безуглая Э. Ю. , Абросимова Ю. Е. 1998 )

Влияние на здоровье различных концентраций диоксида серы и дыма (по П. Бримблкумбу, 1988)

Допустимые нормы загрязнения воздуха и категории качества воздуха (по Ревелю и др. , 1995)

КОЛИЧЕСТВО ДЫМОВЫХ ВЫБРОСОВ В ВЕЛИКОБРИТАНИИ ( по П. Бримблкумбу, 1988)

Снижение свинца в крови населения США (Х. Зильбергельд, 1995)

Изменение содержания и химического состава минеральной составляющей ледникового покрова в зависимости от возраста отложений (по Миклишанскому и др. , 1980)

Гигантский шлейф дыма от пожаров на юго-западе Канады в 1950 г. 1 - область пожаров; 2 - путь основной массы дыма; 3 - граница дымового облака.

Специалисты NASA увидели пирокумулятивные облака, которые обычно образуются при извержении вулкана или ядерном взрыве! Снимки также показали, что едкий дым уже поднялся на высоту 12 километров над Землей. «На такой высоте дым способен перемещаться на очень большие расстояния, влияя на качество воздуха далеко от очага огня» , люди начинают задыхаться даже в регионах, расположенных далеко от горящих лесов и торфяников. Фото: Terra // NASA , 2010

Вулканизм как источник поступления вещества

Возрастающее помутнение атмосферы. Измерения его в Мауна. Лоа на Гавайях показали тенденцию к увеличению, не зависимую от естественных факторов. Так как Гавайи значительно удалены от антропогенных источников загрязнения, это доказывает, что последнее воздействует на атмосферу планеты в целом. (по Небелу, 1983)

Влияние извержения вулкана Тамбора на температуру Земли и возможное повышение цен на лондонском рынке (Данные из K. E. Watt. Princirles of Environmental Science [N. Y. Mc. Grow-Hill, 1973]) ( по П. Ревелю и др. , 1995)

PINATUBO 2 days 1991 10 billion tonnes magma 20 milj ton SO 2 600 000 ton Cu 800 000 ton Zn 1 000 ton Cd 300 000 ton Ni 550 000 ton Cr 10 000 ton As 800 ton Hg 60 volcanoes per day >3000 volc. At midocean ridges

Возмущение глобальной стратосферы после извержения вулкана Пинатубо Распределение SO 2 после Распределение SO извержения Пинатубо (20 Мт) Извержение вулкана Пинатубо 14 июня 1991 г. Широтно-временное распределение вулканогенного аэрозоля на высоте 25 км

Изменение температуры при извержении вулкана Пинатубо

Стратосферный озон и аэрозоль над Томском Стрелками обозначены годы извержений вулканов: 1 – Августин; 2 – Банда Апи; 3 – Келут; 4 – Пинатубо; 5 – Спурр; 6 – Рабаул; 7 – Гекла; 8 - Руанг 9 – Рабаул.

Наступление похолодания в результате понижения прозрачности атмосферы (“ядерная зима и ядерная ночь “по Н. М. Моисееву, 1988) Моделирование процесса “ядерная зима “(по Н. Н. Моисееву, 1988)

Изменения средней температуры Земли за последние 500 млн лет. В течение почти всей истории Земли температура была значительно выше сегодняшней

Соотношение изотопов кислорода в океанических осадках (кривые иллюстрируют две серии изотопных данных, полученных в разных местах отбора осадков) (по Т. Я. Дубнищевой, 1997)

Вариации во времени геомагнитного дипольного момента а – от настоящего времени до примерно 2, 7 млрд. лет назад. Штриховой линией показано среднее значение для докембрия (650 -3 000 млн. лет) и для последних 5 млн. лет; PDM – для палеодипольного момента, б – от настоящего времени до примерно 10 тыс. лет до н. э. . Цифрами показаны номера используемых образцов (М. Озима, 1990)

Таяние ледяных покровов Гренландии, Антарктики, Антарктиды приведет к повышению уровня океана на 3 м и затопит прибрежные районы а перемещение теплой океанской воды в северную часть Атлантического океана – к похолоданию в Европе

Всего за последние 10 лет исчезло почти 2/3 площади ледников Гималаев, сократились или вовсе исчезли ледники в Андах

От 15% до 40% видов животных будут находиться под угрозой исчезновения

Изменится состав лесов и их функционирование;

В пустынях, засушливых и полузасушливых экосистемах условия жизни станут экстремальнее

Здоровье человека

• обострение сердечно-сосудистых, респираторных и других заболеваний; • расширение ареалов обитания видов насекомых и животных, являющихся переносчиками заболеваний; • изменение процесса распространения спор приведет к увеличению случаев астмы, аллергии

Уменьшение концентрации озона в озоновом слое атмосферы Данная глобальная проблема обозначилась в 1974 году. Была отмечена и главная причина её появления – свободные атомы хлора, (брома) как продукт разрушения хлорфторуглеродов (ХФУ), производство которых началось в 1928 году.

Нам сверху видно всё ? ОЗОНОВАЯ ДЫРА НАД АНТАРКТИКОЙ УМЕНЬШИЛАСЬ В РАЗМЕРАХ И РАЗДВОИЛАСЬ Знаменитая озоновая дыра над Антартикой, 1995 Озоновая дыра в конце сентября 2001 г. и в конце сентября 2002 г. (низкой концентрации озона соответствуют сиреневый и синий цвета)

Площадь так называемой «сезонной» озоновой дыры, раскинувшейся над Антарктикой, достигла 27 миллионов квадратных километров, вплотную приблизившись к рекордному показателю, установленному в 2003 году.

Диаграмма, показывающая динамику изменения размера озоновой дыры (по данным Центра предсказания климата Национальной службы погоды США). красная кривая — данные 2005 года, зеленая — 2003 -го, синяя — 2004 -го (изображение с сайта www. wmo. ch)

Взаимосвязь концентраций озона и хлора по данным одновремённого измерения с самолёта ( по Д. Медоузу и др. , 2007)

The radial variation of Cl across the in Reading Cedar (по R. E. Tout a. e. , 1977)

Коммонер, 1996

Характер распространения верхней кромки радиоактивного облака при атмосферных взрывах ядерных зарядов разной мощности

III-й этап вулканогенной депрессии озоносферы (четыре года спустя) ОЗОНОВАЯ ДЫРА Томск Поле ОСО в изолиниях е. Д. по данным TOMS на 25 января 1995 г. Регистрация ПСО в стратосфере над Томском в январе 1995 г. (1 – 24 января, 2 – 26 января, – 24 января, 2 3 – фоновое высотное распределение R(H) на длине волны 1064 нм) Дефицит ОСО 26 января 1995 г. составил 39% (~ 3 СКО межсуточной изменчивости)

Кислотные дожди-как глобальная экологическая проблема

• Урал. Медеплавильный завод(Большаков , Воробейчик, 2007)

р. Н осадков в Европе в конце 70 -х годов

Техногенный цикл халькофильных элементов в промышленно освоенном районе (по Е. Ф. Емлину, 1991 с добавлением)