Лекция 9 Строение атмосферы Деградация атмосферы 1

Лекция 9 Строение атмосферы. Деградация атмосферы. 1

Хим. состав атмосферы. 2

• Земная А. состоит преим. из азота и кислорода, а также содержит малые кол ва аргона, углекислого газа, неона и др. постоянных и переменных. озона, окислов азота, двуокиси серы и нек рых др. газов. Хим. состав сухого воздуха сравнительно мало изменяется до высоты ок. 100 км. • Наиб, важная переменная компонента А. — водяной пар, концентрация к рого колеблется у земной поверхности от 3% в тропиках до 2 10_6% в Антарктиде. Осн. масса водяного пара сосредоточена в тропосфере. Ср. содержание его в вертикальном столбе А. в умеренных широтах составляет ок. 1, 6— 1, 7 см «слоя осаждённой воды» . Изменчивость содержания водяного пара в тропосфере определяется взаимодействием процессов испарения, конденсации и горизонтального переноса. В результате конденсации происходит образование облаков и выпадение атм. осадков в виде дождя, града, снега. Процессы фазовых превращений воды протекают пре им. в тропосфере. • Важное влияние на атм. процессы оказывает озон, сосредоточенный в осн. в стратосфере и обеспечивающий поглощение солнечной УФ радиации. 3

• Одной из наиболее оптически активных компонентов является атм. аэрозоль — взвешенные в воздухе твёрдые и жидкие частицы размерами от неск. нм до неск. десятков мкм. Аэрозоль наблюдается как в тропосфере, так и в верхних слоях А. , попадая в неё с земной поверхности в результате индустриальных загрязнений, вулканич. извержений, а также из космоса. Концентрация аэрозоля быстро убывает с высотой. 4

• Существенной переменной компонентой А. является углекислый газ, изменчивость содержания к рого связана с жизнедеятельностью растений, индустриальными загрязнениями и растворимостью в морской воде (газообмен между океаном и А. ). 5

Стратификация атм. 6

• Изотермы атмосферы в соответствии с особенностями изменения среднесуточной темп ры для низкого (сплошная линия) и высокого (пунктир) уровней солнечной 7 активности.

Основные загрязнители • • 1) Взвеси представляют собой крошечные частицы и капли, находящиеся в воздухе во взвешенном состоянии. Мы наблюдаем их в виде смога или дымки. 2) Углеводороды и другие летучие органические соединения. Эта группа включает в себя бензин, растворители для красок и растворы органических чистящих веществ, переходящие в воздух в виде паров. 3) Угарный газ (СО). Он очень ядовит. 4) Оксиды азота (NOx). Несколько газообразных 8 соединений азота и кислорода.

Основные загрязнители • 5) Оксиды серы, в основном диоксид, т. е. сернистый газ (S 02). Он ядовит как для растений, так и для животных. • 6) Свинец и другие тяжелые металлы. • 7) Озон и другие фотохимические окислители. Озон высокотоксичный для растений и животных газ. • 8) Кислоты, в основном серная и азотная. Они чаще всего присутствуют в виде капель жидкости, образующих кислотные дожди и 9 туманы.

Результаты загрязнения 10

Результаты загрязнения 11

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. • SO 2 + ½ O 2 + H 2 O = H 2 SO 4; • NO 2 + H 2 O = HNO 3; 12

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. • Источники кислотообразующих загрязнителей 13

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. 14

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. • Деградация лесов. 15

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. 16

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. • Кислотные осадки вымывают биогены из почвы. Частички гумуса и глины обычно заряжены отрицательно и удерживают такие положительные биогенные ионы, как К+, NH 4 + , Са 2+ 17

Результаты загрязнения. Кислотные дожди. • Разрушительное воздействие кислотных дождей на каменные изделия. 18

Результаты загрязнения. Парниковый эффект. • Парниковый эффект. Автомобиль или парник нагреваются на солнце, так как световая энергия, проникающая внутрь через стекло, поглощается и превращается в тепловую, т. е. в инфракрасное излучение, не проходящее через стекло. Когда тепло таким образом улавливается, температура поднимается. Аналогично нагревается атмосфера Земли: свет сквозь нее проникает, а инфра красное излучение поглощается углекислым и некоторыми другими газами. Чем выше концентрация этих газов, тем чувствительнее такой парниковый 19 эффект

Результаты загрязнения. Парниковый эффект. 20

Результаты загрязнения. Парниковый эффект. 21

• Ср. месячные значения общего содержания 03 изменяются в зависимости от широты и времени года в пределах 0, 23— 0, 52 см (толщина слоя озона при наземном давлении и темп ре). Наблюдаются увеличение содержания 03 от полюсов к экватору и годовой ход с минимумом осенью и максимумом весной. 22

Результаты загрязнения. Озоновые «дыры» . 23

Результаты загрязнения. Озоновые «дыры» . 24

Результаты загрязнения. Фотохимический смог. А. Утром Б. Полдень. Воздух мутный от густого смога. 25

Результаты загрязнения. Фотохимический смог. 26