рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Состав атмосферы

Состав атмосферы - раздел Химия, Предмет и задачи химии окружающей среды Общий Состав Атмосферы Почти Одинаков По Всей Земле В Результате Высокой Степ...

Общий состав атмосферы почти одинаков по всей Земле в результате высокой степени перемешивания в пределах атмосферы. В горизонтальном направлении перемешивание осуществляется благодаря вращению Земли. Вертикальное перемешивание в основном является результатом нагревания поверхности Земли приходящим сол­нечным излучением. Скорость перемешивания в океанах значительно ниже, но даже этого достаточно, чтобы обеспечить сравнительно постоянный общий состав примерно таким же путем, как в атмосфере. Однако некоторые части атмосферы не так однородны, и в них обнаруживаются достаточно глубокие изменения в общем составе.

Атмосфера делится на слои, различающиеся температурой, степенью ионизации молекул, давлением и др.: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Плотность воздуха постепенно убывает, и атмосфера без резких границ переходит в межпланетное пространство.

Нижняя часть атмосферы, называемая тропосферой, хорошо мешана из-за конвекции. Из движущих сил конвекции наиболее наглядные явления — грозы. В тропосфере температура падает с высотой; солнечная энергия нагревает поверхность Земли, которая в свою очередь нагревает непосредственно прилегающий к ней воздух, вызывая конвекционное перемешивание. Это происходит потому, что теплый воздух, находящийся в контакте с поверхностью Земли, легче и имеет тенденцию подниматься. Однако на высоте около 15—25 км атмосфера нагревается путем поглощения ультрафиолетового излучения кислородом (02) и озоном (Оз). Следствием повышения температуры с высотой является большая устойчивость верхней части атмосферы к вертикальному перемешиванию, поскольку тяжелый холодный воздух в ее основании не склонен подниматься. Эта область атмосферы имеет два отдельных слоя воздуха и называется поэтому стратосферой. Хорошо известный слой Оз образуется на этих высотах. Несмотря на такую устойчивость, стратосфера достаточно хорошо перемешана по сравнению с более высокой частью атмосферы. Выше 120 км турбулентное перемешивание так слабо, что отдельные молекулы газов могут разделяться под действием гравитации. Так, относительные концентрации атомарного кислорода (О) и азота (N) здесь наибольшие внизу, тогда как более легкие водород (Н) и гелий (Не) доминируют выше.

 

Давление, Па

 

 

 

100 200 300 400 500 600 700

Температура, К

Рис. 7. Вертикальное строение атмосферы и изменения температуры и давления

На рис. 7 показаны разные слои атмосферы. Та часть, где действует гравитация, обычно называется гетеросферой из-за переменного состава. Более хорошо, перемешанная часть атмосферы, расположенная ниже, называется гомосферой. Термин «турбопауза» дан границе, которая разделяет эти две части. Гетеросфера находится столь высоко (сотни километров), что давление здесь крайне низкое, это подчеркнуто логарифмическим масштабом на рисунке.

В такой смеси газов, как в атмосфере, выполняется закон парциального давления Дальтона. Из него следует, что давление отдельных газов в атмосфере будет падать с той же скоростью, что и общее давление. Это можно представить в виде барометрического уравнения:

pz=poexp(-z/H), (1.1)

где рz давление на высоте г, ро — давление на поверхности земли, Н—высота (около 8,4 км в нижней тропосфере, а также мера скорости, с которой давление падает с высотой).

Из уравнения (1.1) видно, что давление в нижней части атмосферы уменьшается так быстро, что на высоте 5,8 км достигает 50% от своего значения на земной поверхности. В пределах тропосферы уравнению (1.1) отвечает около 90 % всех атмосферных газов. Остальные находятся в основном в стратосфере, а небольшая масса верхней части атмосферы говорит о том, что она будет чувствительна к загрязнителям. В стратосфере так мало газов, что относительно небольшие

количества следовых загрязнителей могут оказывать существенноевлияние. Кроме того, благодаря ограниченному вертикальному перемешиванию, мешающему их диспергированию и растворению, загрязнители будут содержаться в относительно хорошо обозначенных слоях. Известно, что атмосфера состоит, прежде всего, из азота (N2) и кислорода (О2) и небольшого процента аргона (Аг). Концентрации основных газов перечислены в табл.1. Вода (Н2О) также является важным газом, но ее содержание сильно варьирует. В атмосфере в целом концентрация воды зависит от температуры. Диоксид углерода (СО2) имеет гораздо меньшую концентрацию, чем множество других сравнительно инертных (т. е. не реагирующих) микрокомпонентных газов. В отличие от воды и, в меньшей степени, СО2 концентрация большинства газов в атмосфере остается практически постоянной.

Таблица 1 Валовый состав незагрязненного воздуха

Газ Концентрация
Азот Кислород Аргон Вода Углекислый газ Неон Гелий Метая Криптон Водород Ксенон 78,084% 20,946 % 0,934 % 0,5-4 % 360 ppm 18,18ррm 5,24 ppm 1,7ррm 1,14ppm 0,5ррm 0,087 ррm
Микро (10-6) — микрокомпонент, содержащийся в концентрации 10-6) -, т. е. ppm (partes pro million). Аналогично процент 10-2 (pro centum, иначе %) и промилле, например, для солености, 10-3 (pro millе иначе %о).

Средняя молекулярная масса сухого воздуха, вытекающая из состава, равна 28.966. Мощность тропосферы оценивается величиной 8 - 10 км в полярных областях и 16 - 18 км у экватора. Эта часть атмосферы непосредственно граничит с поверхностью океана и суши, обусловливая тем самым определенный обмен веществ. Температура здесь поднимается с высотой до 6°С на каждый километр. Верхняя граница тропосферы представлена слоем, обычно называемым «тропопаузой», температура в котором составляет 220 К.

Стратосфера, расположенная над тропосферой, также подразделяется на две зоны: нижнюю, с температурой, характерной для тропопаузы, и достигающую высоты 25 км, и верхнюю, тропопаузы, и достигающую высоты 25 км, и верхнюю, npoстирающуюся до высоты 50 км и называемую областью инверсии. В этой области температура начинает возрастать и, достигая 273 К, остается неизменной вплоть до высоты 55 км. Эта узкая область постоянной температуры, называемая стратопаузой, является по существу верхней границей стратосферы. Очень важно отметить, что в стратосфере расположен озоновый защитный слой, определяющий верхний предел жизни в биосфере. В стратосфере в значительной мере задерживаются ультрафиолетовые коротко-волновые излучения (180-200 нм); происходит трансформация энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля, распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных сияний, зарниц, различных свечении.

Выше стратопаузы располагается мезосфера, достигающая высоты 80 км от уровня моря, характеризующаяся мощностью 25 км. В мезосфере происходит понижение температуры с высотой. Верхней границей мезосферы является мезопауза, в зоне которой температура достигает 190 К.

После мезопаузы температура в атмосфере вновь возрастает. Эта область мощностью 90 км называется термосферой. В верхней части термосферы температура достигает 1000 К. Термосферу часто называют еще ионосферой.

Внешней оболочкой атмосферы является экзосфера, которая начинается с высоты 1000 км и простирается на огромные расстояния, постепенно переходя в межпланетное пространство. Экзосфера является областью диссипации атмосферных газов. Диссипация- это процесс преодоления атомами и ионами поля притяжения Земли. В результате диссипации не только Земля, но и другие планеты (Меркурий, Марс) должны были потерять то или иное количество атмосферных газов. Явление диссипации связано с возрастанием разреженности атмосферы при увеличении высоты. Вследствие этого столкновения атомов становятся все реже, a величина свободного пробега значительно возрастает.

Таким образом, атмосфера - это система газов, находящих под переменным излучением солнца, проникающим на различные высоты и производящим различные действия над этими газами. Другими словами,атмосфера - это смесь молекулярных, диссоциированных и ионизированных газов, находящихся на различных высотах, между которыми происходят постоянные реакции, обусловливающие возникновение как более легких, так и тяжелых частиц. Все это приводит к «перемешиванию» атмосферы и соответственно к постоянству ее основного состава.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Предмет и задачи химии окружающей среды

Химия окружающей среды Серия Высшее образование Ростов на Дону Феникс с... ВВЕДЕНИЕ Предмет и задачи химии окружающей среды В основе...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Состав атмосферы

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Предмет и задачи химии окружающей среды
Проблема охраны окружающей среды сложна и многопланова. Она включает не только чисто научные аспекты, но и экономические, социальные, политические, правовые, эстетические. В основе процесс

Происхождение и эволюция Земли
Принято считать, что Вселенная возникла в один момент в ре­зультате огромного взрыва, обычно называемого Большим взрывом. Планеты нашей Солнечной системы образовались, по-видимому, из облака

Образование земной коры и атмосферы
Земная кора, гидросфера и атмосфера образовались в основном результате высвобождения веществ из верхней мантии молодой Земли. За счет этих процессов сформировалась оболочка из породы толщиной менее

Эволюция атмосферы и происхождение жизни
Аккреция вещества Земли привела к временному его разогреву и легких молекул первичной атмосферы, прежде всего водорода и гелия, рассеянных в космическом пространстве. Последующее пони­жение

Гидросфера
Вода - ключевой компонент в поддержании жизни на Земле. Вода в своих трех состояниях - жидкость, лед и водяные пары широко распространена на поверхности Земли и занимает объем 1,4 млрд. кмЗ

Микрокомпонентные примеси в атмосфере
Многие микрокомпонентные примеси в атмосфере имеют постоянные концентрации, тo есть существует баланс между поступлением и выходом вещества в атмосферу Fвх = Fвы

Геохимические источники
Самыми мощными геохимическими источниками служат переносимая ветром пыль и морские брызги, поставляющие огромные количества твердых веществ в атмосферу. Пыль — это в основном почва регионов Земли.

Биологические источники.
В отличие от геологических источников биологические не яв­ляются крупным прямым источником поступления частиц в атмосферу, за исключением лесных пожаров (лесные пожары служат значительным источнико

Антропогенные источники
Антропогенные факторы предопределяют существенные из­менения в нормальном функционировании атмосферы, причем как в самых нижних, так и в высотных ее частях. Изменения, вызванные человеком, значител

Радиоактивное загрязнение атмосферы
К опасным, факторам антропогенного характера, способствующим серьезному ухудшению качества атмосферы, следует отнести радиоактивность. Радиоактивностью называется, самопро

Основные радиоактивные изотопы, обнаруживаемые в атмосфере после ядерного взрыва
Изотоп 8938Sr 9038Sr 9540Zr 13153I

Озоновый защитный слой
Как известно, в атмосфере на высоте около 15-25 км (в зависимости от широты) расположен озоновый защитный слой Земли, оп­ределяющий верхний предел жизни в биосфере. Озоновый слой появился вм

Механизмы разрушения озона
Выше рассматривался механизм образования озона в атмосфере только на основе кислорода как компонента воздуха. Между тем в образовании и разрушении озона атмосферы играют существенную роль и другие

Состав и строение литосферы
Сейсмические исследования свидетельствуют о том, что при землетрясениях возникают различные сейсмические волны, распространяющиеся в породах Земли с разными скоростями. Наиболее быстрые из них - пе

Процессы выветривания
Поверхность земной коры подвержена действию атмосферы, что делает ее восприимчивой к физическим и химическим процессам. Физическое выветривание является механическим проце

Общие для большинства почв реакции
При характеристике почв наиболее информативны не отдельные индивидуальные соединения, а их группы, то есть совокупность соединений со сходными строениями и свойствами. Такими группами могут быть мо

Катионный обмен
Для почв наиболее характерны реакции катионного обмена между твердой частью почвы, которая поглощает катионы, и почвенным раствором, который можно рассматривать как раствор электролитов. Если твёрд

Потенциальная кислотность почв
Обменные катионы участвуют также в формировании потен­циальной кислотности почв. Такая кислотность встречается в кислых дерново-подзолистых, серых лесных, красноземных почвах. Прояв­ляется о

Щелочность почв
Щелочными считают почвы, водная суспензия которых имеет рН 7,5 — 8,0 или выше. Эти почвы формируются в степных и сухо-степных природных зонах; к ним относятся солонцы, некоторые со­лончаки. Щелочно

Окислительно-восстановительные режимы
Практически в каждой почве происходят реакции окисления или восстановления химических соединений или элементов. Эти ре­акции являются сопряженными, и если какой-либо компонент поч­вы окисляется, то

Гумификация
Это один из самых важных почвенных биохимических процес­сов. Сущность его заключается в трансформации растительных ос­татков в своеобразные, темноокрашенные органические гуминовые вещества преимуще

Химическое загрязнение и охрана почв
В последние десятилетия человек стал причиной быстрой де­градации почв, хотя потери почв имели место на протяжении всей человеческой истории. Во всех странах мира сейчас распахивают около 1,5 млрд.

Пресные воды подземной гидросферы
Существенную роль в процессах биосферы играет и так называемая подземная гидросфера. Пресные воды после ледников вносят основной вклад в общий баланс пресной воды на планете. Обширные запасы

Химия пресных поверхностных вод
Озера. Озера— это водоемы, не имеющие прямой связи с сис­темой Мирового океана. Они распространены на равнинных и гор­ных территориях, во влажных и засушливых, холодных и жарких ги

Химия воды и режимы выветривания
Состав растворенных ионов в пресных водах зависит от: варь­ирующего состава дождевых осадков и сухих атмосферных выпаде­ний; изменений в поступлениях в атмосферу вследствие эвапотранспирации; варьи

Растворенные твердые вещества пресных вод
Кремний высвобождается при выветривании силикатов и пе­реносится в природных водах в виде недиссоциированной кремние­вой кислоты H4SiО4. Силикаты выветриваются медленно, поэто

Биологические процессы
В ручьях и небольших реках биологическая активность в воде слабо влияет на ее химический состав из-за быстрого течения. В крупных же реках и озерах, со слабым течением основные изменения в химическ

Диаграммы Eh-pH
Кислотность (рН) и окислительно-восстановительный потен­циал (Eh) могут определять поведение элементов и их соединений в окружающей среде. Теоретически возможно бесконечное разнообра­зие сочетаний

Питательные вещества и эвтрофикация
Кроме СO2, воды и света растениям для роста нужны опреде­ленные ионы (питательные вещества). Некоторых из этих ионов, на пример Mg2+ , довольно много в пресной воде, однако др

Кислотные осадки
Кислотными называют атмосферные осадки (дождь, снег, роса) с рН<5,5. Естественная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (рН=б), так как находится в контакте с СО2 и растворяет ее, о

Процессы в дельтах и эстуариях
Очень интересна химия морской воды вблизи континентальных областей — в переходной зоне между средами обитания суши и от­крытого океана. Дельта - устьевая часть реки, в которой происходит р

Изменения веществ в окружающем среде
Для целостного понимания биосферы как глобальной системы важно изучение как природных, так и антропогенных процессов, происходящих в ней. Для предсказания того, как эта система может измен

Изменения во времени
Естественные (природные) изменения. Изменения геохимиче­ских, геофизических и метеорологических параметров за геологиче­ские периоды времени, эволюция живых организмов, обитающих в воде и н

Пространственные изменения
Критериями оценки природных и антропогенных веществ по степени их воздействия на изменение окружающей среды являются их количество, объем запасов, частота появления и распространен­ность. Учет изме

Распространение в окружающей среде
Оценка распространения в окружающей среде синтезированных человеком веществ включает физико-химические свойства этих ве­ществ, физические процессы, связанные с их переносом, биологиче­ские п

Перенос между различными средами
Рис. 19. Схема процессов переноса вещества между различными средам

Перенос почва — вода
Перенос веществ на границе раздела почва — вода играет важ­ную роль в процессе загрязнения вод в результате применения хими­ческих препаратов или их поступления в почву с дождем, в результате искус

Перенос вода — воздух
Переход вещества в природных условиях из водного раствора в атмосферу называют летучестью; этот процесс осуществляется в ре­зультате диффузии, обратный перенос называют сухим осаждением в воду.

Перенос почва -—воздух
В миграционных процессах между почвой и воздухом большое значение имеют обменные процессы жидкость/твердая фаза, жид­кость/газ и твердая фаза/газ. Переход вещества из почвы в атмосферу пут

Поступление и накопление в живых организмах
В принципе любое химическое вещество поглощается и усваива­ется живыми организмами. Равновесное состояние или состояние на­сыщения в процессе усвоения достигается в том случае, если его по­ступлени

Сравнение содержания химических элементов в морской воде и теле рачка Calanus finmarchicue
Химические элементы Морская вода, масс,% Calanus finmarchicus, масс.% Коэффициент обогащения Кислород

Географический и биотический перенос
После того как произошло распределение поступивших в окру­жающую среду химических веществ между воздухом, водой и поч­вой, необходимо проследитьих дальнейшую миграцию на более или менее далекие рас

Геохимические барьеры
Участки биосферы, на которых в миграционном потоке на ко­ротком расстоянии резко уменьшается интенсивность миграции хи­мических элементов, и как следствие этого процесса, повышается их концентрация

Круговороты макроэлементов
Солнечная энергия обеспечивает на Земле два круговорота ве­ществ: большой, или геологический (абиотический) и малый, или биологический (биотический). Большой круговорот наиболее четко проявляется в

Вещества, попавшие в окружающую среду исключительно в результате.человеческой деятельности
ДДТ(2,2-ди (р-хлорфенил) - 1,1,1 -трихлорэтан) Пестицид Неселективный ряд, концентри­руется в пище­вой цепи ПХД (полихлориро-ванные

Углерод
Самым важным компонентом природного цикла углерода явля­ется газообразный диоксид углерода СО2. Сейчас запасы углерода в атмосфере в виде СО2 относительно невелики в сравнении

АТМОСФЕРА
СО2

Круговороты второстепенных элементов
Микроэлементы, как и макроэлементы, мигрируют между орга­низмами и средой. Многие из них концентрируются в тканях благо­даря химическому сходству с какими-либо важными биогенными элементами, что мо

Соединения хлора
Химия соединений хлора в биосфере сравнительно проста. Практически все встречающиеся в почвах хлориды легко раствори­мы: NaCl, KC1, СаСl2, MgCl2. Растворимы также хлориды боль

Соединения йода
Содержание йода в земной коре колеблется от 0,01 до 6 мг/ кг, достигая максимума в обогащенных органическим веществом слан­цах. Минеральные соединения йода легкорастворимы, поэтому йод энергично вы

Соединения брома
Содержание брома в земной коре колеблется от 0,2 до 10 мг/кг, причем максимальные концентрации характерны для глинистых от­ложений. Бром — сильнолетучий элемент, его соли легкорастворимые. К числу

Соединения фтора
Свойства соединений фтора значительно отличаются от свойств других галогенопроизводных. Фториды щелочных металлов растворимы в воде и их раст­воримость уменьшается в ряду KF > NaF >

Тяжелые металлы
Металлы в очень высокой степени вовлечены в антропогенную деятельность, они отличаются настолько высокой технофильностью, что нередко говорят о современной «металлизации» биосферы. Осо­бое значение

Атмосфера
    Общий запас 15,6*109 г

Стронций
Sr -хороший пример ранее малоизученного элемента, который теперь служит объектом особого внимания в связи с большой опас­ностью его радиоактивного изотопа для человека и животных. По свойствам стро

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги