– переривчаста водна оболонка Землі, що розташовується між атмосферою і твердою земною корою і є сукупністю вод Світового океану і поверхневих вод суші. Гідросферу називають ще водяною оболонкою планети. Гідросфера вкриває 70% земної поверхні. Близько 96% маси гідросфери становлять води Світового Океану, 4% – підземні води, близько 2% – льоди та снігу (переважно Антарктиди, Гренландії та Арктики), 0,4% – поверхневі води суші (річки, озера, болота). Незначна кількість води міститься в атмосфері та живих організмах. Всі форми водних мас переходять одна в іншу в результаті кругообігу води в природі. Щорічна кількість опадів, що випадають на земну поверхню, дорівнює кількості води, що випарувалася в сумі з поверхні суші та океанів.

Материкові води – частина уривчастої водної оболонки Землі гідросфери. До них відносяться: підземні води, річки, озера, болота.

Підземні води– води, які у верхній частині земної кори (до глибини 12-15 км).

Джерела –природні виходи земну поверхню підземних вод. Можливість знаходження вод у земній корі обумовлюється пористістю гірських порід. Водопроникні породи (галечник, гравій, піски) – ті, що добре пропускають воду. Водостійкі породи - тонкозернисті, слабо або зовсім не пропускають воду (глини, граніти, базальти та ін).

Підземні води утворюються в результаті просочування та накопичення атмосферних опадів на різній глибині від земної поверхні. Ближче до поверхні знаходяться ґрунтові води, тобто беруть участь в утворенні ґрунтів.

Грунтові води– води над першим від поверхні водостійким горизонтом. Ґрунтові води є безнапірними. Рівень їхньої поверхні може постійно коливатися. У сухих зонах ґрунтові води лежать на великій глибині. У зонах надмірного зволоження – близько до поверхні.

Міжпластові води- Води, що знаходяться між водонепроникними пластами.

Артезіанські води- напірні міжпластові - займають зазвичай западини, куди просочуються атмосферні опади з районів, де верхній водостійкий пласт відсутній.

За хімічним складом підземні води можуть бути:

1) прісними;

2) мінералізованими, багато з яких мають лікувальне значення.

Підземні води, що залягають поблизу вулканічних осередків, часто виявляються гарячими. Гарячі джерела, які періодично б'ють у вигляді фонтану – гейзери.

Річки.Річка- постійний водний потік, що тече в розробленому ним руслі і живиться переважно атмосферними опадами.

Частини річки: джерело –місце, де річка бере свій початок. Витоком може бути джерело, озеро, болото, льодовик у горах; гирло– місце впадання річки у море, озеро чи іншу річку. Зниження у рельєфі, що тягнеться від початку до гирла річки – річкова долина. Поглиблення, в якому тече річка постійно; русло.Спіймання- Плоске, затоплюване під час повені дно річкової долини. Над заплавою зазвичай піднімаються схили долини, часто ступінчастої форми. Ці щаблі називаються терасами(Рис. 10). Вони виникають у результаті розмиває діяльності річки (ерозії), викликаної зниженням базису ерозії.

Річкова система- Річка з усіма її притоками. Назва системи дається назвою головної річки.

Річна ерозія – поглиблення водотоком свого русла та розширення його убік. Базис ерозії- Рівень, до якого річка поглиблює свою долину. Його висота визначається рівнем тієї водойми, куди впадає річка. Кінцевим базисом ерозії всіх рік є рівень Світового океану. При зниженні рівня водоймища, на який впадає річка, базис ерозії знижується і починається посилена ерозійна діяльність річки, що викликає поглиблення русла.

Басейн річки– територія, з якої річка зі всіма притоками збирає воду.

Вододіл – лінія розділу басейнів двох річок чи океанів. Зазвичай вододілами служать якісь піднесені простори.

Живлення рік.Надходження води до річок називається їх харчуванням. Залежно від джерела вод, що надходять, розрізняють річки з дощовим, сніговим, льодовиковим, підземним, а при їх поєднанні – зі змішаним харчуванням.

Роль тієї чи іншої джерела живлення залежить головним чином кліматичних умов. Дощове харчування властиве річкам екваторіальних та більшості мусонних областей. У країнах із холодним кліматом головного значення набувають талі снігові води (снігове харчування). У помірних широтах харчування рік, зазвичай, змішане. Річки з льодовиковим харчуванням беруть початок у льодовиках високогір'я. Співвідношення між джерелами живлення рік може змінюватися протягом року. Так, наприклад, річки басейну Обі можуть узимку харчуватися підземними водами, навесні – талими сніговими, влітку – підземними та дощовими.

Від того, яке харчування переважає, значною мірою залежить режим річки. Режим річок – закономірні зміни стану річок у часі, зумовлені фізико-географічними властивостями басейну та насамперед кліматичними умовами. Режим річок проявляється у вигляді добових, сезонних та багаторічних коливань рівня та витрати води, льодових явищ, температури води, кількості переносимих потоком наносів тощо. Елементами режиму річки є, наприклад, межень -рівень води в річці в сезон найнижчого її стояння та повінь- тривалий підйом води в річці, що викликається основним джерелом живлення, що повторюється рік у рік. Залежно від наявності гідротехнічних споруд на річках (наприклад, ГЕС), що впливають режим річки, розрізняють зарегульований і природний режим річок.

Усі річки земної кулі розподілені між басейнами чотирьох океанів.

Значення рік:

1) джерела прісної води для промисловості, сільського господарства, водопостачання;

2) джерела одержання електроенергії;

3) транспортні шляхи (зокрема спорудження судноплавних каналів);

4) місця лову та розведення риби; відпочинку тощо.

На багатьох річках збудовані водосховища – великі штучні водойми. Позитивні наслідки їх будівництва: створюють запаси води, дозволяють регулювати рівень води в річці та запобігають повені, покращують транспортні умови та дозволяють створювати зони відпочинку. Негативні наслідки будівництва водосховищ на річках: затоплення значних територій з родючими заплавними землями, навколо водосховища відбувається підйом ґрунтових вод, що призводить до заболочування земель, порушуються умови проживання риби, порушується природний процес утворення заплави і т.п. розробки.

Озера – водойми уповільненого водообміну, розміщені у природних заглибленнях поверхні суші.

На розміщення озер впливає клімат, що зумовлює їх харчування та режим, а також фактори виникнення озерних улоговин.

За походженнямозерні улоговини можуть бути:

1) тектонічними(утворюються в розломах земної кори, зазвичай глибокі, і мають береги з крутими схилами – Байкал, найбільші озера Африки та Північної Америки);

2) вулканічними(у кратерах згаслих вулканів – Кронецьке озеро на Камчатці);

3) льодовиковими(характерні для територій, що зазнавали заледеніння, наприклад, озера Кольського півострова);

4) карстовими(характерні районів поширення розчинних гірських порід – гіпсу, крейди, вапняку, з'являються у місцях провалів при розчиненні гірських порід підземними водами);

5) запрудними(їх також називають завальними; виникають у результаті перегородження русла річки брилами порід при обвалах у горах – Сарезське озеро на Памірі);

6) озера-стариці(озеро на заплаві або нижній надзаплавній терасі – ділянка річки, що відчленувала від основного русла);

7) штучними(водосховища, ставки).

Озера живляться за рахунок атмосферних опадів, підземних вод і поверхневих вод, що стікають у них. За водним режимом розрізняють стічніі безстічніозера. Зі стічних озер витікає річка (річки) – Байкал, Онезьке, Онтаріо, Вікторія та ін. З безстічних озер не випливає жодна річка – Каспійське, Мертве, Чад та ін. Безстічні озера, як правило, більш мінералізовані. Залежно від ступеня солоності води озера бувають прісні та солоні.

За походженнямводної маси озера бувають двох типів:

1) озера, водна маса яких має атмосферне походження (такі озера переважають за кількістю);

2) реліктові, або залишкові, були колись частиною Світового океану (Каспійське озеро та ін.)

Поширення озер залежить від клімату, і отже географічне поширення озер певною мірою носить зональний характер.

Озера мають велике значення: впливають на клімат прилеглої території (вологість і тепловий режим), регулюють стік річок, що з них випливають. Господарське значення озер: використовуються як шляхи сполучення (менше, ніж річки), для рибальства та відпочинку, водопостачання. З дна озер видобувають солі, лікувальний бруд.

Болота– надмірно зволожені ділянки суші, покриті вологолюбною рослинністю та мають шар торфу не менше 0,3 м. Вода у болотах перебуває у зв'язаному стані.

Болота утворюються внаслідок заростання озер та заболочування суші.

Низинні болотахарчуються ґрунтовими або річковими водами, щодо багатими солями. Отже, там селиться рослинність, досить вимоглива до харчових речовин (осок, хвощ, очерет, зелений мох, береза, вільха).

Верхові болотаживляться безпосередньо атмосферними опадами. Розташовуються на вододілах. Для рослинності характерний обмежений видовий склад, тому що не вистачає мінеральних солей (багно, журавлина, лохина, сфагнові мохи, сосна). Перехідні болота займають проміжне положення. Їм властиві значна обводненість та слабка проточність. Низинні та верхові болота – це дві стадії природного розвитку боліт. Низинне болото через проміжний етап перехідного болота поступово перетворюється на верхове.

Головною причиною утворення величезних боліт є надмірна вологість клімату у поєднанні з високим рівнем ґрунтових вод унаслідок близького залягання до поверхні водостійких порід та рівнинного рельєфу.

Поширення боліт залежить і від клімату, отже, теж певною мірою зонально. Найбільше боліт у лісовій зоні помірного поясу та у зоні тундри. Велика кількість опадів, мала випаровуваність та водопроникність ґрунтів, рівнинність, слабка розчленованість міжріччя сприяють заболочуванню.

Льодовики– перетворена на лід вода атмосферного походження. Льодовики постійно рухаються завдяки своїй пластичності. Під дією сили тяжіння швидкість їхнього руху досягає кількох сотень метрів на рік. Рух уповільнюється або прискорюється залежно від кількості опадів, потепління або похолодання клімату, а в горах на рух льодовиків впливають тектонічні підйоми.

Льодовики утворюються там, де протягом року випадає більше снігу, ніж встигає розтанути. В Антарктиді та Арктиці такі умови створюються вже на рівні моря або трохи вище. У екваторіальних та тропічних широтах сніг може накопичуватися лише на великій висоті (вище 4,5 км у екваторіальних, 5-6 км у тропічних). Тому висота снігової лінії там вища. Снігова лінія- кордон, вище якого в горах зберігається сніг, що не тане. Висота снігової лінії визначається температурою, яка пов'язана із широтою місцевості та ступенем континентальності її клімату, кількістю твердих опадів.

Загальна площа льодовиків становить 11% поверхні суші обсягом 30 млн км3. Якби всі льодовики розтанули, рівень Світового океану піднявся б на 66 м-коду.

Покривні льодовикипокривають земну поверхню незалежно від форм рельєфу як крижаних шапок і щитів, під якими приховані всі нерівності рельєфу. Рух льоду в них походить від центру купола до околиць за радіальними напрямками. Лід цих покривів має величезну потужність і робить велику руйнівну роботу на своєму ложі: він переносить уламковий матеріал, перетворюючи його на морени. Прикладами покривних льодовиків є льоди Антарктиди та Гренландії. Від краю цих покривних льодовиків постійно відколюються величезні брили льоду. айсберги. Айсберги можуть існувати до 4-10 років, доки не розтануть. В 1912 від зіткнення з айсбергом в Атлантичному океані затонув пароплав «Титанік». Розробляються проекти транспортування айсбергів для забезпечення прісною водою посушливих районів світу.

Як у сучасних, так і у стародавніх льодовиків з-під льодовика широким фронтом витікають талі льодовикові води, що відкладають піщані відкладення.

Гірські льодовикизначно менше покривних за розміром. У гірських льодовикахрух льодів відбувається за ухилом долини. Вони течуть подібно до річок і опускаються нижче за сніговий кордон. При своєму русі ці льодовики поглиблюють долини.

Льодовики – водосховища прісної води, створені природою. Річки, що починаються в льодовиках, харчуються талими водами. Особливо це важливо задля посушливих районів.

Багаторічна мерзлота.Під багаторічною, або вічною, мерзлотою слід розуміти товщі мерзлих гірських порід, що не відтають протягом довгого часу - від декількох років до десятків і сотень тисяч років. Вода в багаторічних мерзлих породах перебуває у твердому стані, як крижаного цементу. Виникнення багаторічної мерзлоти відбувається за умов дуже низьких температур зими, малої висоти снігового покрову. Саме такі умови були в околицях стародавніх льодовикових покривів, а також у сучасних умовах у Сибіру, ​​де взимку мало снігу та вкрай низькі температури. Причини поширення вічної мерзлоти можуть пояснюватися як спадщиною льодовикового періоду, так і суворими сучасними кліматичними умовами. Вічна мерзлота ніде так широко не поширена, як у межах Росії. Особливо виділяється територія суцільної багаторічної мерзлоти з потужністю шару до 600-800 м. На цій території найнижчі зимові температури (наприклад, гирло Вілюя).

Багаторічна мерзлота впливає формування природно-територіальних комплексів. Вона сприяє розвитку термокарстових процесів, виникненню пагорбів пучення, льоду, впливає на величину та розподіл за сезонами підземного та поверхневого стоку, ґрунтово-рослинного покриву. При розробці корисних копалин, експлуатації підземних вод, будівництві будівель, мостів, доріг, гребель, проведенні сільськогосподарських робіт необхідно вивчати мерзлі ґрунти.

Світовий океан- Весь водний простір. Світовий океан займає понад 70% від загальної поверхні Землі. Співвідношення між океаном та сушею у Північній та Південній півкулях різне. У Північній півкулі океан займає 61% поверхні, у Південній – 81%.

Світовий океан ділиться на чотири океани - Тихий, Атлантичний, Індійський, Північний Льодовитий.

Останнім часом проводяться широкі дослідження у Південній півкулі, особливо в Антарктиці. Внаслідок цих досліджень вчені висунули ідею виділення Південного океану як самостійної частини Світового океану. Південний океан, на думку, включає південні частини Тихого, Атлантичного, Індійського океанів, і навіть моря, що оточують Антарктиду.

Розміри океанів: Тихий – 180 млн. км2; Атлантичний – 93 млн км2; Індійський - 75 млн км2; Північний Льодовитий - 13 млн км2.

Кордони океанів умовні. Підставою розподілу океанів служать самостійна система течій, розподіл солоності, температури.

Середня глибина Світового океану – 3700 м. Найбільша глибина – 11022 м (Маріанська западина в Тихому океані).

Моря- частини океанів, більшою чи меншою мірою відокремлені від нього сушею, що відрізняються особливим гідрологічним режимом. Розрізняють моря внутрішні та окраїнні. Внутрішні моряглибоко вдаються у глиб материка (Середземне, Балтійське). Окраїнні моряприлягають до материка зазвичай з одного боку, з другого – порівняно вільно спілкуються з океаном (Баренцево, Охотское).

Затоки- більш-менш значні простори океану або моря, які врізаються в сушу та мають широкий зв'язок із океаном. Невеликі затоки називаються бухтами.Глибокі, звивисті, довгі затоки з стрімчастими берегами. фіорди.

Протоки– більш-менш вузькі водні простори, які з'єднують два сусідні океани або моря.

Рельєф дна Світового океану.Рельєф Світового океану має таку будову (рис. 11). 3/4 площі Світового океану займають глибини від 3000 до 6000 м-коду, тобто ця частина океану належить до його ложа.

Солоність води Світового океану.В океанічній воді концентруються різні солі: хлористого натрію (надає воді солоний смак) – 78% усієї кількості солей, хлористого магнію (надає воді гіркого смаку) – 11%, інші речовини. Солоність морської води обчислюється у проміле (у співвідношенні певної кількості речовини до 1000 вагових одиниць), позначається ‰. Солоність океану неоднакова, вона змінюється від 32 ‰ до 38 ‰. Ступінь солоності залежить від кількості опадів, випаровування, а також опріснення водами річок, що впадають у море. Солоність змінюється також із глибиною. До глибини 1500 м солоність дещо зменшується порівняно з поверхнею. Глибше зміни солоності води незначні, вона майже скрізь становить 35 ‰. Мінімальна солоність – 5‰ – у Балтійському морі, максимальна – до 41‰ – у Червоному морі.

Таким чином, солоність води залежить:

1) від співвідношення атмосферних опадів та випаровування, яке змінюється залежно від географічної широти (т.к. змінюється температура, тиск); менше солоність може бути там, де кількість опадів перевищує випаровування, де велика притока річкових вод, де тануть льоди;

2) від глибини.

Максимальна солоність Червоного моря пояснюється тим, що там відбувається рифтова зона. На дні спостерігаються молоді базальтові лави, що вилилися, освіта яких свідчить про підйом речовини з мантії і розсування земної кори в Червоному морі. Крім цього, Червоне море знаходиться в тропічних широтах – велике випаровування та мала кількість опадів, у нього не впадають річки.

В океанічній воді розчинені також гази: азот, кисень, вуглекислий газ та ін.

Морські (океанічні) течії.Морські течії- горизонтальне переміщення водних мас у певному напрямку. Течії можна класифікувати за багатьма ознаками. Порівняно з температурою оточуючої води океану виділяють теплі, холодні та нейтральні течії. Залежно від часу існування виділяють короткочасні чи епізодичні, періодичні (сезонні мусонні в Індійському океані, припливно-відливні у прибережних частинах океанів) та постійні течії. Залежно від глибини виділяють поверхневі (охоплюють шар води на поверхні), глибинні та придонні течії.

Морські маси води переміщуються через різні причини. Основна причина морських течій – вітер, проте рух води може викликатися скупченням води у будь-якій частині океану, а також різницею у щільності води у різних частинах океану та іншими причинами. Тому течії за своїм походженням бувають:

1) дрейфові - викликаються постійними вітрами (Північне та Південне пасатні, протягом Західних Вітрів);

2) вітрові - викликаються дією сезонних вітрів (літні мусонні в Індійському океані);

3) стічні – утворюються внаслідок різниці рівня води у різних частинах океану, течуть із районів надлишку води (Гольфстрім, Бразильське, Східно-Австралійське);

4) компенсаційні – відшкодовують (компенсують) відтік води із різних частин океану (Каліфорнійське, Перуанське, Бенгельське);

5) щільні (конвекційні) - утворюються внаслідок нерівномірного розподілу щільності океанічної води через різну температуру і солоність (Гібралтарський перебіг);

6) припливно-відливні періодичні течії - утворюються у зв'язку з тяжінням Місяця.

Як правило, морські течії існують завдяки поєднанню кількох причин.

Течії мають великий вплив на клімат, особливо прибережних територій, проходячи вздовж західного або східного берега материків.

Течії, що проходять уздовж східних узбереж(стічні), переносять воду з тепліших приекваторіальних широт у більш прохолодні. Повітря над ними тепле, насичене вологою. При просуванні на північ або південь від екватора повітря охолоджується, наближається до насичення і, отже, дає опади узбережжя, пом'якшуючи у своїй температуру.

Течії, що проходять вздовж західних узбережматериків (компенсаційні), йдуть з холодніших у тепліші широти, повітря нагрівається, віддаляється від насичення, опадів не дає. Це з головних причин формування пустель на західних узбережжях материків.

Течія Західних Вітрівяскраво виражено лише у Південній півкулі.

Це тим, що у помірних широтах майже немає суші, водні маси вільно переміщуються під впливом західних вітрів помірних широт. У Північній півкулі розвитку аналогічної течії перешкоджають материки.

Напрямок течій визначається загальною циркуляцією атмосфери, що відхиляє силою обертання Землі навколо осі, рельєфом океанського дна, контурами материків.

Температура поверхневих вод. Вода океану нагрівається від припливу сонячного тепла його поверхню. Температура поверхневих вод залежить від широти. В окремих районах океану цей розподіл порушується нерівномірним розміщенням суходолу, океанічними течіями, постійними вітрами, стоком вод з материків. Температура змінюється, звісно, ​​і з глибиною. Причому спочатку температура знижується дуже швидко, та був досить повільно. Середньорічна температура поверхневих вод Світового океану +17,5 °С. На глибині 3-4 тис. м вона тримається в межах від +2 до 0 °С.

Лід у Світовому океані . Температура замерзання солоної океанічної води на 1-2 ° С нижче, ніж у прісної. Води Світового океану покриваються льодом лише в арктичних та антарктичних широтах, де зима довга та холодна. Кригою покриваються також деякі неглибокі моря, що лежать у помірному поясі.

Розрізняють однорічні та багаторічні льоди. Океанічний лід може бути нерухомим(пов'язаним із сушею) або плавучим(Дрейфуючі льоди). У Північному Льодовитому океані лід дрейфує і тримається цілий рік.

Крім льоду, що утворюється в самому океані, зустрічаються льоди, що відкололися від льодовиків, що спускаються в океан з арктичних островів та крижаного материка Антарктиду. Утворюються айсберги – крижані гори, що плавають у морі. Айсберги досягають у довжину 2 км і більше за висоту понад 100 м. Особливо великі айсберги Південної півкулі.

Значення Світового океану.Океан пом'якшує клімат усієї планети. Океан є акумулятором тепла. Загальна циркуляція атмосфери та загальна циркуляція океану взаємопов'язані та взаємообумовлені.

Господарське значення океану величезне. Багатство органічного світу океану ділять на бентос- Органічний світ океанічного дна, планктон- всі організми, що пасивно плавають у товщі океанічних вод, нектон- активно плаваючі організми на дні океану. Перед риб припадає до 90% всіх органічних ресурсів океану.

Велике транспортне значення Світового океану.

Океан багатий на енергетичні ресурси. Діє приливна електростанція на узбережжі Франції. У шельфових зонах океану ведеться видобуток нафти та газу. На дні океану зосереджено величезні запаси залізомарганцевих конкрецій. У морській воді розчинено майже всі хімічні елементи. Видобуток солі, брому, йоду та урану йде у промислових розмірах.

Суші в океані: острови- Порівняно невеликі ділянки суші, з усіх боків оточені водою.

Острови за походженням поділяються на:

1) материкові (частини материка, відокремлені морем) – Мадагаскар, Британські острови);

2) вулканічні (виникають при виверженні вулканів на дні моря; продукти виверження, що викидаються, утворюють конуси з крутими схилами, які височіють над рівнем океану);

3) коралові (пов'язані з морськими організмами – кораловими поліпами; скелетики відмерлих поліпів утворюють величезні скелі щільного вапняку, зверху вони постійно надбудовуються поліпами). Біля побережжя утворюються коралові рифи – підводні або слабко видатні над рівнем моря вапняні скелі. Коралові острови, не пов'язані з берегом материка, часто мають форму кільця з лагуною посередині та називаються атолами. Коралові острови утворюються лише у тропічних широтах, де вода досить тепла життя поліпів.

Найбільший острів - Гренландія, потім слідують Нова Гвінея, Калімантан, Мадагаскар. У одних місцях островів мало, за іншими вони утворюють скупчення – архіпелаги.

Півострова- Частини суші, видатні в море або озеро. За походженням розрізняють півострова:

1) відчленовані, що служать продовженням материка в геологічному відношенні (наприклад, Балканський півострів);

2) причленовані, які мають нічого спільного з материком у геологічному сенсі (Індостан).

Найбільші півострова: Кольський, Скандинавський, Піренейський, Сомалі, Аравійський, Мала Азія, Індостан, Корея, Індокитай, Камчатка, Чукотський, Лабрадор та ін.

Атмосфера

Атмосфера- Повітряна оболонка, що оточує земну кулю, пов'язана з ним силою тяжкості і бере участь у його добовому та річному обертанні.

Атмосферне повітряскладається з механічної суміші газів, водяної пари та домішок. Склад повітря до висоти 100 км – 78,09% азоту, 20,95% кисню, 0,93% аргону, 0,03% вуглекислого газу, і лише 0,01% посідає інших газів: водню, гелію, водяної пари, озону. Гази, що становлять повітря, постійно перемішуються. Відсоткове співвідношення кількості газів досить незмінно. Проте вміст вуглекислого газу змінюється. Спалювання нафти, газу, вугілля, зменшення кількості лісів призводить до збільшення вмісту вуглекислого газу атмосфері. Це робить свій внесок у підвищення температури повітря на Землі, тому що вуглекислий газ пропускає сонячну енергію до Землі, а теплове випромінювання Землі затримує. Таким чином, вуглекислий газ є своєрідним утеплювачем Землі.

Озону в атмосфері мало. На висоті 25-35 км. спостерігається концентрація цього газу, так званий озоновий екран (шар озону). Озоновий екран виконує найважливішу функцію захисту – затримує ультрафіолетове випромінювання Сонця, згубне для живого на Землі.

Атмосферна водазнаходиться в повітрі у вигляді водяної пари або завислих продуктів конденсації (крапель, крижаних кристалів).

Атмосферні домішки(аерозолі) – рідкі та тверді частинки, що знаходяться переважно в нижніх шарах атмосфери: пил, вулканічний попіл, сажа, кристалики льоду та морської солі тощо. . Підстилаюча поверхня також впливає на кількість і якість атмосферних домішок, що знаходяться в повітрі. Так, над пустелями багато пилу, над містами багато дрібних твердих частинок, сажі.

Наявність домішок у повітрі пов'язане із вмістом у ньому водяної пари, тому що пил, кристалики льоду та інші частинки служать ядрами, навколо яких конденсується водяна пара. Як і вуглекислий газ, водяна пара атмосфери служить «утеплювачем» Землі: він затримує випромінювання із земної поверхні.

Маса атмосфери становить одну мільйонну частку земної кулі.

Будова атмосфери.Атмосфера має шарувату будову. Шари атмосфери виділяються на основі зміни температури повітря з висотою та за іншими фізичними властивостями (таблиця 1)

Таблиця 1.Будова атмосфери та верхньої межі Зміна температури Сфера атмосфери Висота нижньої в залежності від висоти

Тропосфера – нижня оболонка атмосфери, що містить 80% повітря і майже всю водяну пару. Товщина тропосфери неоднакова. У тропічних широт – 16-18 км, у помірних широтах – 10-12 км, а полярних – 8-10 км. Скрізь у тропосфері температура повітря знижується на 0,6 ° С на кожні 100 м підйому (або 6 ° С на 1 км). Для тропосфери характерні вертикальні (конвекція) та горизонтальні (вітер) переміщення повітря. У тропосфері формуються всі типи повітряних мас, виникають циклони та антициклони, утворюються хмари, опади, тумани. Погода формується переважно у тропосфері. Тому вивчення тропосфери має особливе значення. Нижній шар тропосфери, який називається приземним шаром, відрізняється великою запиленістю та вмістом летких мікроорганізмів

Перехідний шар від тропосфери до стратосфери називається тропопаузою. У ньому різко збільшується розрідженість повітря, температура його знижується до -60 ° С над полюсами до -80 ° С над тропіками. Нижча температура повітря над тропіками пояснюється потужними висхідними струмами повітря та вищим становищем тропосфери.

Стратосфера– шар атмосфери між тропосферою та мезосферою. Газовий склад повітря подібний до тропосфери, проте містить набагато менше водяної пари і більше озону. На висоті від 25 до 35 км. спостерігається найбільша концентрація цього газу (озоновий екран). До висоти 25 км температура мало змінюється з висотою, а вище починає зростати. Температура змінюється залежно від широти та пори року. У стратосфері спостерігаються перламутрові хмари, для неї характерні великі швидкості вітру та струмені повітря.

Для верхніх шарів атмосфери характерні полярні сяйва та магнітні бурі. Екзосфера- Зовнішня сфера, з якої легкі атмосферні гази (наприклад, водень, гелій) можуть витікати в космічний простір. Різкої верхньої межі атмосфера немає і поступово перетворюється на космічний простір.

Наявність атмосфери має значення для Землі. Вона перешкоджає надмірному нагріванню земної поверхні вдень та охолодженню вночі; захищає Землю від ультрафіолетового випромінювання Сонця. У щільних шарах атмосфери згоряє значної частини метеоритів.

Взаємодіючи зі всіма оболонками Землі, атмосфера бере участь у перерозподілі вологи та тепла на планеті. Вона є умовою існування органічного життя.

Сонячна радіація та температура повітря.Повітря нагрівається і охолоджується від земної поверхні, яка, своєю чергою, нагрівається Сонцем. Вся сукупність сонячного випромінювання називається сонячною радіацією. Основна частина сонячної радіації розсіюється у Світовому просторі, Землю надходить лише одна двухмиллиардная частина сонячної радіації. Радіація буває прямою та розсіяною. Сонячна радіація, яка доходить до поверхні Землі у вигляді прямих сонячних променів, що походять від сонячного диска в ясний день, називається прямою радіацією. Сонячна радіація, яка зазнала розсіяння в атмосфері і надходить до поверхні Землі від усього небесного склепіння, називається розсіяною радіацією. Розсіяна сонячна радіація відіграє істотну роль в енергетичному балансі Землі, будучи похмурою погодою, особливо у високих широтах, єдиним джерелом енергії в приземних шарах атмосфери. Сукупність прямої та розсіяної радіації, що надходить на горизонтальну поверхню, називають сумарною радіацією.

Кількість радіації залежить від тривалості освітлення поверхні сонячними променями та кута їх падіння. Що менше кут падіння сонячних променів, то менше сонячної радіації отримує поверхню і, отже, менше нагрівається повітря над нею.

Таким чином, кількість сонячної радіації зменшується при русі від екватора до полюсів, тому що при цьому зменшується кут падіння сонячних променів та тривалість освітлення території в зимовий час.

На кількість сонячної радіації впливає також хмарність та прозорість атмосфери.

Найбільша сумарна радіація існує у тропічних пустелях. Біля полюсів у день сонцестоянь (у Північного – 22 червня, у Південного – 22 грудня) при незахідному Сонці сумарна сонячна радіація більша, ніж на екваторі. Але через те, що біла поверхня снігу та льоду відображає до 90% сонячних променів, кількість тепла незначна, і поверхня землі не нагрівається.

Сумарна сонячна радіація, що надходить поверхні Землі, частково відбивається нею. Радіація, відбита від поверхні землі, води чи хмар, яку вона падає, називається відбитої.Але все ж таки більша частина радіації поглинається земною поверхнею і перетворюється на тепло.

Оскільки повітря нагрівається від поверхні землі, його температура залежить як від чинників, перелічених вище, а й від висоти над рівнем океану: що стоїть розташована місцевість, тим температура нижче (знижується на 6 °З кожним кілометром у тропосфері).

Впливає на температуру та розподіл суші та води, які нагріваються неоднаково. Суша швидко нагрівається та швидко остигає, вода нагрівається повільно, але довше зберігає тепло. Таким чином, повітря над сушею вдень тепліше, ніж над водою, а вночі холодніше. Цей вплив позначається у добових, а й у сезонних особливостях зміни температури повітря. Так, на прибережних територіях за інших однакових умов літо прохолодніше, а зима тепліша.

Внаслідок нагрівання та охолодження поверхні Землі вдень та вночі, у теплий та холодний сезони температура повітря змінюється протягом доби та року. Найбільш високі температури приземного шару спостерігаються в пустельних районах Землі – у Лівії біля міста Тріполі +58 °С, у Долині Смерті (США), Термезі (Турменія) – до +55 °С. Найнижчі – у внутрішніх районах Антарктиди – до –89 °С. У 1983 р. на станції "Схід" в Антарктиді було зареєстровано -83,6 ° С - мінімальна температура повітря на планеті.

Температура повітря– широко вживана та добре вивчена характеристика погоди. Температуру повітря вимірюють 3-8 разів на добу, визначаючи середньодобову; за середньодобовими визначають середньомісячну, за середньомісячною – середньорічну. На картах розподіл температур зображають ізотермами. Зазвичай використовуються показники температур липня, січня та річні.

Атмосферний тиск.Повітря, як і будь-яке тіло, має масу: 1 л повітря на рівні моря має масу близько 1,3 г. На кожен квадратний сантиметр земної поверхні атмосфера давить силою 1 кг. Це середній тиск повітря над рівнем океану у широти 45 ° при температурі 0 ° С відповідає вазі ртутного стовпчика заввишки 760 мм і перетином 1 см2 (1013 мб.). Цей тиск сприймають як нормальний тиск.

Атмосферний тиск -сила, з якою атмосфера тисне на всі предмети, що знаходяться в ній, і на земну поверхню. Тиск визначається в кожній точці атмосфери масою вищого стовпа повітря з основою, що дорівнює одиниці. Зі збільшенням висоти атмосферний тиск зменшується, тому що вище розташована точка, тим менше над нею висота повітряного стовпа. З підняттям вгору повітря розріджується та його тиск зменшується. У високих горах тиск значно менший, ніж на рівні моря. Цю закономірність використовують щодо абсолютної висоти місцевості за величиною тиску.

Баричний ступінь- Відстань по вертикалі, на якій атмосферний тиск зменшується на 1 мм рт. ст. У нижніх шарах тропосфери до висоти 1 км. тиск зменшується на 1 мм рт. ст. на кожні 10 м-код висоти. Що вище, то тиск знижується повільніше.

У горизонтальному напрямку біля земної поверхні тиск змінюється нерівномірно, залежно від часу.

Баричний градієнт- Показник, що характеризує зміна атмосферного тиску над земною поверхнею на одиницю відстані і по горизонталі.

Розмір тиску, крім висоти місцевості над рівнем моря, залежить від температури повітря. Тиск теплого повітря менший, ніж холодного, тому що внаслідок нагрівання він розширюється, а при охолодженні – стискається. Зі зміною температури повітря змінюється його тиск.

Оскільки зміна температури повітря на земній кулі є зональною, зональність характерна і для розподілу атмосферного тиску на земній поверхні. Уздовж екватора простягається пояс зниженого тиску, на 30-40° широтах на північ і південь – пояси підвищеного тиску, на 60-70° широтах тиск знову знижений, а полярних широтах – області підвищеного тиску. Розподіл поясів підвищеного та зниженого тиску пов'язаний з особливостями нагрівання та руху повітря на поверхні Землі. В екваторіальних широтах повітря протягом усього року добре нагрівається, піднімається вгору та розтікається у бік тропічних широт. Підходячи до 30-40 ° широт, повітря охолоджується і опускається вниз, створюючи пояс підвищеного тиску. У полярних широтах холодне повітря створює області підвищеного тиску. Холодне повітря постійно опускається вниз, але в його місце надходить повітря з помірних широт. Відтік повітря на полярні широти – причина, що у помірних широтах створюється пояс зниженого тиску.

Пояси тиску існують постійно. Вони лише кілька зміщуються на північ або південь залежно від пори року («слід за Сонцем»). Винятком є ​​пояс зниженого тиску Північної півкулі. Він існує лише влітку. Причому над Азією формується величезна область зниженого тиску із центром у тропічних широтах – Азіатський мінімум. Його формування пояснюється тим, що над величезним масивом суходолу повітря сильно прогрівається. Взимку ж суша, яка займає значні площі у цих широтах, сильно вихолоджується, тиск над нею збільшується, і над материками формуються області підвищеного тиску – Азіатський (Сибірський) та Північно-Американський (Канадський) зимові максимуми атмосферного тиску. Таким чином, взимку пояс зниженого тиску в помірних широтах Північної півкулі розривається. Він зберігається лише над океанами як замкнутих областей зниженого тиску – Алеутського і Ісландського мінімумів.

Вплив розподілу суші та води на закономірності зміни атмосферного тиску виявляється також у тому, що протягом усього року баричні максимуми існують лише над океанами: Азорський (Північно-Атлантичний), Північно-Тихоокеанський, Південно-Атлантичний, Південно-Тихоокеанський, Південно-Індійський.

Атмосферний тиск постійно змінюється. Головна причина зміни тиску – зміна температури повітря.

Тиск атмосфери вимірюється за допомогою барометрів. Барометр-анероїд складається з герметично замкнутої тонкостінної коробки, всередині якої повітря розріджене. При зміні тиску стінки коробки вдавлюються або випинаються. Ці зміни передаються на стрілку, яка переміщується за шкалою, градуйованою у мілібарах або міліметрах.

На картах розподіл тиску на Землі показують ізобарами. Найчастіше на картах вказують розподіл ізобарів січня та липня.

Розподіл областей та поясів атмосферного тиску істотно впливає на повітряні течії, погоду та клімат.

Вітер– горизонтальний рух повітря щодо земної поверхні. Він виникає в результаті нерівномірного розподілу атмосферного тиску і його рух спрямований від областей з вищим тиском до областей, де нижчий тиск. Внаслідок безперервної зміни тиску в часі та просторі швидкість та напрямок вітру постійно змінюються. Напрям вітру визначається тією частиною горизонту, звідки він дме (північний вітер дме з півночі на південь). Швидкість вітру вимірюється за метри за секунду. З висотою напрям і сила вітру змінюються через зменшення сили тертя, а також у зв'язку зі зміною баричних градієнтів. Отже, причина виникнення вітру – різниця у тиску між різними територіями, а причина різниці тиску – різниця у нагріванні. На вітри діє сила, що відхиляє обертання Землі. Вітри різноманітні за походженням, характером, значенням. Основними вітрами є бризи, мусони, пасати.

Бриз– місцевий вітер (морських узбереж, великих озер, водосховищ та річок), який змінює свій напрямок двічі на добу: вдень він дме з боку водойми на сушу, а вночі – з суші на водойму. Бризи виникають тому, що вдень суша нагрівається більше, ніж вода, через що більш нагріте і легке повітря над сушею піднімається вгору і його місце надходить холодніше повітря із боку водойми. Вночі над водоймою повітря тепліше (т.к. повільніше остигає), тому він піднімається вгору, але в його місце пересуваються маси повітря із суші – більш важкі, прохолодні (рис. 12). Іншими видами місцевих вітрів є фен, бору та ін.

Пасати- Постійні вітри в тропічних областях Північної та Південної півкуль, що дмуть з поясів високого тиску (25-35 ° с. і ю. ш.) до екватора (в пояс зниженого тиску). Під впливом обертання Землі навколо осі пасати відхиляються від свого початкового напрями. У Північній півкулі вони дмуть із північного сходу на південний захід, у Південному – з південного сходу на північний захід. Пасати характеризуються великою стійкістю напряму та швидкості руху. Пасати мають великий вплив на клімат територій, що знаходяться під їх впливом. Особливо це виявляється у розподілі опадів.

Мусони – вітри, які залежно від сезонів року змінюють напрямок на протилежний або близький до нього. У холодну пору року дмуть із материка на океан, а в теплу – з океану на материк.

Мусони утворюються внаслідок різниці в тиску повітря, що виникає від нерівномірного нагрівання суші та моря. Взимку повітря над сушею холодніше, над океаном – тепліше. Отже, тиск вищий над материком, нижче над океаном. Тому взимку повітря переміщається з материка (області вищого тиску) на океан (над яким нижчий тиск). У теплу пору року – навпаки: мусони дмуть із океану на материк. Тому в областях поширення мусонів опади випадають, зазвичай, влітку.

Внаслідок обертання Землі навколо своєї осі мусони відхиляються у Північній півкулі праворуч, а Південному – ліворуч від свого початкового напрями.

Мусони є важливою складовою загальної циркуляції атмосфери. Розрізняють позатропічніі тропічні(екваторіальні) мусони. У Росії позатропічні мусони діють біля Далекосхідного узбережжя. Тропічні мусони виявляються сильнішими, вони найбільш характерні для Південної та Південно-Східної Азії, де в окремі роки протягом вологого сезону випадає кілька тисяч мм опадів. Їх формування пояснюється тим, що екваторіальний пояс низького тиску дещо зміщується на північ або південь залежно від пори року («слід за Сонцем»). У липні він розташовується на 15-20 ° пн. ш. Тому південно-східний пасат Південної півкулі, прямуючи до цього поясу зниженого тиску, перетинає екватор. Під впливом відхиляючої сили обертання Землі (навколо своєї осі) у Північній півкулі він змінює свій напрямок і стає південно-західним. Це літній екваторіальний мусон, який виносить морські повітряні маси екваторіального повітря до широти 20-28°. Зустрічаючи своєму шляху гори Гімалаї, вологе повітря залишає з їхньої південних схилах значної кількості опадів. На станції Черапунджа в Північній Індії середня річна сума опадів перевищує 10 000 мм на рік, а в окремі роки і більше.

Від поясів високого тиску вітри дмуть у напрямку до полюсів, але, відхиляючись на схід, вони змінюють свій напрямок на західний. Тому в помірних широтах переважають західні вітри,хоч вони й не настільки постійні, як пасати.

Переважаючими вітрами полярних областей є північно-східні вітри у Північній півкулі та південно-східні у Південному.

Циклони та антициклони.Внаслідок нерівномірного нагрівання земної поверхні та відхиляючої сили обертання Землі утворюються величезні (до кількох тисяч кілометрів у діаметрі) атмосферні вихори – циклони та антициклони (рис. 13).

Циклон –висхідний вихор в атмосфері із замкнутою областю зниженого тиску, в якій вітри дмуть від периферії до центру (у Північній півкулі проти годинникової стрілки, у Південному – за годинниковою). Середня швидкість руху циклону 35-50 км/год, інколи ж до 100 км/ч. У циклоні повітря піднімається нагору, що впливає на погоду. З появою циклону погода досить різко змінюється: посилюються вітри, швидко конденсуються водяні пари, породжуючи сильну хмарність, випадають опади.

Антициклон– низхідний атмосферний вихор із замкнутою областю підвищеного тиску, у якій вітри дмуть від центру до периферії (у Північній півкулі – під час годинникової стрілки, у Південному – проти). Швидкість руху антициклонів 30-40 км/год, але вони можуть затримуватися на одному місці, особливо на материках. В антициклоні повітря опускається вниз, стаючи сухішим при прогріванні, тому що укладені в ньому пари віддаляються від насичення. Це, як правило, виключає утворення хмар у центральній частині антициклону. Тому при антициклоні погода ясна, сонячна, без опадів. Взимку – морозна, влітку – спекотна.

Водяна пара в атмосфері.В атмосфері завжди є деяка кількість вологи у вигляді водяної пари, що випарувалася з поверхні океанів, озер, річок, ґрунту і т. д. Випаровування залежить від температури повітря, вітру (навіть слабкий вітер збільшує випаровування рази на 3, т. к. весь час уносить насичене водяними парами повітря і приносить нові порції сухого), характеру рельєфу, рослинного покриву, кольору ґрунту.

Розрізняють випаровуваність -кількість води, яка могла б випаруватися за даних умов в одиницю часу, та випаровування –дійсно випарувалося кількість води.

У пустелі випаровуваність велика, а випаровування незначне.

Насичення повітря. За кожної конкретної температури повітря може приймати водяні пари до певної межі (до насичення). Чим вище температура, тим більше води може містити повітря. Якщо охолоджувати ненасичене повітря, воно поступово наближатиметься до точки насичення. Температура, за якої це ненасичене повітря переходить до насичення, називається точкою роси.Якщо насичене повітря охолоджувати далі, то в ньому почнеться згущення надмірної водяної пари. Волога почне конденсуватися, утворюються хмари, потім випадають опади. Отже, для характеристики погоди необхідно знати відносну вологість повітря –відсоткове співвідношення кількості водяної пари, що містяться в повітрі, до кількості, яку він може містити при насиченні.

Абсолютна вологість- Кількість водяної пари в грамах, що знаходиться в даний момент в 1 м3 повітря.

Атмосферні опади та їхнє утворення. Атмосферні опади- Вода в рідкому або твердому стані, що випадає з хмар. Хмараминазиваються скупчення зважених у атмосфері продуктів конденсації водяної пари – крапель води чи кристаликів льоду. Залежно від поєднання температури та ступеня зволоження утворюються крапельки або кристалики різної форми та величини. Дрібні крапельки плавають у повітрі, більші починають падати у вигляді мряки або дрібного дощу. За низьких температур утворюються сніжинки.

Схема утворення опадів така: повітря охолоджується (частіше під час підйому вгору), наближається насичення, водяні пари конденсуються, утворюються опади.

Вимірювання кількості опадів відбувається за допомогою дощоміру – металевого відра циліндричної форми заввишки 40 см та площею перерізу 500 см2. Усі виміри кількості опадів підсумовуються кожний місяць, і виводять місячне, та був річне кількість опадів.

Кількість опадів на території залежить від:

1) температури повітря (впливає на випаровування та вологоємність повітря);

2) морських течій (над поверхнею теплих течій повітря нагрівається і насичується вологою; коли воно переноситься в сусідні, більш холодні області, з нього легко виділяються опади. Над холодними течіями відбувається протилежний процес: випаровування над ними невелике; коли малонасичене вологою повітря надходить на більш теплу поверхню, що підстилає, він розширюється, насиченість його вологою зменшується, і опади в ньому не утворюються);

3) циркуляції атмосфери (там, де повітря переміщається з моря на сушу, опадів більше);

4) висоти місця та напрями гірських хребтів (гори примушують насичені вологою повітряні маси підніматися вгору, де внаслідок охолодження відбувається конденсація водяної пари та утворення опадів; на навітряних схилах гір опадів більше).

Випадання опадів нерівномірне. Воно підпорядковується закону зональності, тобто змінюється від екватора до полюсів.

У тропічних та помірних широтах кількість опадів значно змінюється під час руху від узбереж у глиб материків, що залежить від багатьох факторів (циркуляції атмосфери, наявності океанічних течій, рельєфу тощо).

Випадання опадів більшої території земної кулі відбувається нерівномірно протягом року. Біля екватора протягом року кількість опадів зміняться незначно, у субекваторальних широтах виділяють сухий сезон (до 8 місяців), пов'язаний з дією тропічних повітряних мас, та дощовий (до 4 місяців) сезон, пов'язаний із приходом екваторіальних повітряних мас. Під час руху від екватора до тропіків тривалість сухого сезону зростає, а дощового – зменшується. У субтропічних широтах переважають зимові опади (їх приносять помірні повітряні маси). У помірних широтах опади випадають протягом усього року, але у внутрішніх частинах материків більша кількість опадів випадає у теплу пору року. У полярних широтах також переважають літні опади.

Погода– фізичний стан нижнього шару атмосфери у певній місцевості на даний момент або за певний відрізок часу.

Характеристики погоди – температура та вологість повітря, атмосферний тиск, хмарність та опади, вітер.

Погода – надзвичайно мінливий елемент природних умов, що підкоряється добовим та річним ритмам. Добовий ритм обумовлений нагріванням земної поверхні сонячними променями вдень та нічним охолодженням. Річний ритм визначається зміною кута падіння сонячних променів протягом року.

Погода має велике значення у господарській діяльності людини. Вивчення погоди проводиться на метеорологічних станціях за допомогою різноманітних приладів. За даними, отриманими на метеостанціях, становлять синоптичні карти. Синоптична карта– карта погоди, на яку наносять умовними знаками фронти атмосфери та дані про погоду на певний момент (тиск повітря, температура, напрямок та швидкість вітру, хмарність, положення теплих та холодних фронтів, циклонів та антициклонів, характер опадів). Синоптичні карти становлять кілька разів на добу, порівняння дозволяє визначити шляхи переміщення циклонів, антициклонів, атмосферних фронтів.

Атмосферний фронт- Зона розділу різних за властивостями повітряних мас у тропосфері. Виникає при зближенні та зустрічі мас холодного та теплого повітря. Його ширина досягає кількох десятків кілометрів при висоті в сотні метрів і впродовж іноді тисячі кілометрів при невеликому ухилі до поверхні Землі. Атмосферний фронт, проходячи певною територією, різко змінює погоду. Серед атмосферних фронтів розрізняють теплий та холодний фронти (рис. 14)

Теплий фронтутворюється при активному русі теплого повітря у бік холодного. Тоді тепле повітря натікає на клин холодного, що відступає, і піднімається по площині розділу. Під час підйому він охолоджується. Це призводить до конденсації водяної пари, виникнення перистих та шарувато-дощових хмар та випадання опадів. З приходом теплого фронту атмосферний тиск знижується, з ним, як правило, пов'язане потепління та випадання облогових, мрячих опадів.

Холодний фронтутворюється при переміщенні холодного повітря у бік теплого. Холодне повітря, як важче, підтікає під тепле і підштовхує його вгору. При цьому виникають шарувато-купчасті дощові хмари, з яких випадають опади у вигляді злив зі шквалами та грозами. З проходженням холодного фронту пов'язане похолодання, посилення вітру та збільшення прозорості повітря.

Велике значення мають прогнози погоди. Прогнози погоди роблять на час. Зазвичай погоду пророкують на 24-48 год. Упорядкування довгострокових прогнозів погоди пов'язані з великими труднощами.

Клімат– притаманний даної місцевості багаторічний режим погоди. Клімат впливає формування грунту, рослинності, тваринного світу; визначає режим річок, озер, боліт, впливає життя морів і океанів, формування рельєфу.

Розподіл клімату Землі зонально. На земній кулі виділяють кілька кліматичних поясів.

Кліматичні пояси– широтні смуги земної поверхні, які мають однорідний режим температур повітря, зумовлений «нормами» приходу сонячної радіації та формуванням однотипних повітряних мас з особливостями їх сезонної циркуляції (таблиця 2).

Повітряні маси– великі обсяги повітря тропосфери, які мають більш менш однаковими властивостями (температура, вологість, запиленість тощо). Властивості повітряних мас визначаються територією або акваторією, над якою вони формуються.

Характеристики зональних повітряних мас:

екваторіальні – теплі та вологі;

тропічні – теплі, сухі;

помірні – менш теплі, більш вологі, ніж тропічні, характерні сезонні відмінності

арктичні та антарктичні – холодні та сухі.

Таблиця 2.Кліматичні пояси та діючі в них повітряні маси

Усередині головних (зональних) типів ВМ існують підтипи - континентальні (що формуються над материком) і океанічні (що формуються над океаном). Для повітряної маси характерний загальний напрямок переміщення, але всередині цього обсягу повітря можуть бути різні вітри. Властивості повітряних мас змінюються. Так, морські помірні повітряні маси, що переносяться західними вітрами на територію Євразії, під час руху на схід поступово прогріваються (або охолоджуються), втрачають вологу та перетворюються на континентальне помірне повітря.

Кліматоутворюючі фактори:

1) географічна широта місця, тому що від неї залежить кут нахилу сонячних променів, отже кількість тепла;

2) циркуляція атмосфери – переважаючі вітри приносять певні повітряні маси;

3) океанічні течії (див. про атмосферні опади);

4) абсолютна висота місця (з висотою температура знижується);

5) віддаленість від океану - на узбережжях, як правило, менш різкі перепади температур (дня та ночі, сезонів року); більше опадів;

6) рельєф (гірські хребти можуть затримувати повітряні маси: якщо волога повітряна маса зустрічає своєму шляху гори, вона піднімається, охолоджується, волога конденсується і випадають опади).

Кліматичні пояси змінюються від екватора до полюсів, тому що змінюється кут падіння сонячних променів. Це своє чергу визначає закон зональності, т. е. зміна компонентів природи від екватора до полюсів. Усередині кліматичних поясів виділяють кліматичні області - частина кліматичного поясу, що має певний тип клімату. Кліматичні області виникають внаслідок впливу дії різних кліматоутворюючих факторів (особливостей циркуляції атмосфери, впливу океанічних течій тощо). Наприклад, в помірному кліматичному поясі Північної півкулі виділяють області континентального, помірно континентального, морського та мусонного кліматів.

Загальна циркуляція атмосфери– система повітряних течій на земній кулі, що сприяє перенесенню тепла та вологи з одних районів до інших. Повітря переміщається з високого тиску в області низького. Області високого та низького тиску формуються внаслідок нерівномірного нагрівання земної поверхні.

Під впливом обертання Землі потоки повітря відхиляються у Північній півкулі праворуч, у Південній – вліво.

В екваторіальних широтах, завдяки високим температурам, постійно існує пояс низького тиску зі слабкими вітрами. Нагріте повітря піднімається вгору і розтікається на висоті на північ і південь. При високих температурах і висхідному русі повітря, за великої вологості утворюється велика хмарність. Тут випадає велика кількість опадів.

Приблизно між 25 і 30 ° пн. та ю. ш. повітря опускається до Землі, де внаслідок цього формуються пояси високого тиску. Біля Землі це повітря прямує у бік екватора (де низький тиск), відхиляючись у Північній півкулі вправо, у Південному – вліво. Так утворюються пасати. У центральній частині поясів високого тиску зона затишшя: вітри слабкі. Завдяки низхідним струмам повітря відбувається висушування та прогрівання повітря. Гарячі та сухі райони Землі розташовані у цих поясах.

У помірних широтах із центрами близько 60° пн. та ю. ш. тиск низький. Повітря піднімається вгору і спрямовується потім у полярні райони. У помірних широтах переважає західне перенесення повітря (діє відхиляюча сила обертання Землі).

Полярні широти відрізняються низькими температурами повітря та високим тиском. Повітря, що прийшло з помірних широт, опускається до Землі і знову прямує в помірні широти з північно-східними (у Північній півкулі) і південно-східними (у Південній півкулі) вітрами. Опадів мало (мал. 15).

<<< Назад

Уперед >>>

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Вступ

Стрімке зростання чисельності людства та його науково-технічної озброєності докорінно змінили ситуацію на Землі. Якщо в недавньому минулому вся людська діяльність проявлялася негативно лише на обмежених, хоч і численних територіях, а сила впливу була незрівнянно менша за потужний круговорот речовин у природі, то тепер масштаби природних та антропогенних процесів стали порівнянними, а співвідношення між ними продовжує змінюватися з прискоренням убік зростання потужності антропогенного впливу на біосферу

Небезпека непередбачуваних змін у стабільному стані біосфери, до якого історично пристосовані природні спільноти та види, включаючи саму людину, настільки велика при збереженні звичних способів господарювання, що перед нинішніми поколіннями людей, що населяють Землю, постало завдання екстреного вдосконалення всіх сторін свого життя відповідно до необхідності збереження сформованого круговороту речовин та енергії в біосфері. Крім того, повсюдне забруднення навколишнього середовища різноманітними речовинами, часом зовсім чужими для нормального існування організму людей, становить серйозну небезпеку для нашого здоров'я та благополуччя майбутніх поколінь.

атмосфера гідросфера літосфера забруднення

1. Забруднення атмосфери

Атмосферне повітря є найважливішим життєзабезпечуючим природним середовищем і є сумішшю газів і аерозолів приземного шару атмосфери, що склалася в ході еволюції Землі, діяльності людини і яка знаходиться за межами житлових, виробничих та інших приміщень. Результати екологічних досліджень, як у Росії, і там, однозначно свідчать у тому, що забруднення приземної атмосфери - найпотужніший, постійно діючий чинник на людини, харчову ланцюг і довкілля. Атмосферне повітря має необмежену ємність і відіграє роль найбільш рухомого, хімічно агресивного та всепроникаючого агента взаємодії поблизу поверхні компонентів біосфери, гідросфери та літосфери.

В останні роки отримані дані про суттєву роль для збереження біосфери озонового шару атмосфери, що поглинає згубне для живих організмів ультрафіолетове випромінювання Сонця та формує на висотах близько 40 км тепловий бар'єр, що оберігає охолодження земної поверхні.

Атмосфера надає інтенсивний вплив не тільки на людину та біоту, але й на гідросферу, ґрунтово-рослинний покрив, геологічне середовище, будівлі, споруди та інші техногенні об'єкти. Тому охорона атмосферного повітря та озонового шару є найбільш пріоритетною проблемою екології та їй приділяється пильна увага у всіх розвинених країнах.

Забруднена приземна атмосфера викликає рак легенів, горла та шкіри, розлад центральної нервової системи, алергічні та респіраторні захворювання, дефекти у новонароджених та багато інших хвороб, список яких визначається присутніми у повітрі забруднюючими речовинами та їх спільним впливом на організм людини. Результати спеціальних досліджень, виконаних у Росії за кордоном, показали, що між здоров'ям населення та якістю атмосферного повітря спостерігається тісний позитивний зв'язок.

Основні агенти впливу атмосфери на гідросферу – атмосферні опади у вигляді дощу та снігу, меншою мірою смогу, туману. Поверхневі та підземні води суші мають головним чином атмосферне харчування і внаслідок цього їхній хімічний склад залежить в основному від стану атмосфери.

Негативний вплив забрудненої атмосфери на ґрунтово-рослинний покрив пов'язаний як з випаданням кислотних атмосферних опадів, що вимивають кальцій, гумус та мікроелементи з ґрунтів, так і з порушенням процесів фотосинтезу, що призводять до уповільнення росту та загибелі рослин. Висока чутливість дерев (особливо берези, дуба) до забруднення повітря виявлено давно. Спільна дія обох факторів призводить до помітного зменшення родючості ґрунтів та зникнення лісів. Кислотні атмосферні опади розглядаються зараз як потужний фактор не лише вивітрювання гірських порід та погіршення якості несучих ґрунтів, а й хімічної руйнації техногенних об'єктів, включаючи пам'ятки культури та наземні лінії зв'язку. У багатьох економічно розвинених країнах в даний час реалізуються програми вирішення проблеми кислотних атмосферних опадів. У рамках Національної програми з оцінки впливу кислотних атмосферних опадів, заснованої в 1980 році, багато федеральних відомств США почали фінансувати дослідження атмосферних процесів, що викликають кислотні дощі, з метою оцінки впливу останніх на екосистеми та вироблення відповідних природоохоронних заходів. З'ясувалося, що кислотні дощі мають багатоплановий вплив на навколишнє середовище і є результатом самоочищення (промивання) атмосфери. Основні кислотні агенти - розведені сірчана та азотна кислоти, що утворюються при реакціях окиснення оксидів сірки та азоту за участю пероксиду водню.

Джерела забруднення атмосфери

До природних джерел забруднення відносяться: виверження вулканів, курні бурі, лісові пожежі, пил космічного походження, частки морської солі, продукти рослинного, тваринного та мікробіологічного походження. Рівень такого забруднення розглядається як фоновий, який мало змінюється з часом.

Головний природний процес забруднення приземної атмосфери - вулканічна та флюїдна активність Землі. Це зумовлено тим, що у високі шари атмосфери миттєво викидаються величезні кількості газів, які на великій висоті підхоплюються повітряними потоками, що рухаються з високою швидкістю, і швидко розносяться по всій земній кулі. Тривалість забрудненого стану атмосфери після великих вулканічних вивержень досягає кількох років.

Антропогенні джерела забруднення обумовлені господарською діяльністю людини. До них слід зарахувати:

1. Спалювання горючих копалин, що супроводжується викидом 5 млрд. тонн вуглекислого газу на рік. Внаслідок цього за 100 років (1860 - 1960 рр.) вміст СО2 збільшилося на 18 % (з 0,027 до 0,032%). За останні три десятиліття темпи цих викидів значно зросли. За таких темпів до 2000 р. кількість вуглекислого газу атмосфері становитиме щонайменше 0,05%.

2. Робота теплових електростанцій, коли при спалюванні високосірчистого вугілля внаслідок виділення сірчистого газу та мазуту утворюються кислотні дощі.

3. Вихлопи сучасних турбореактивних літаків з оксидами азоту та газоподібними фторвуглеводнями з аерозолів, які можуть призвести до пошкодження озонового шару атмосфери (озоносфери).

4. Виробнича діяльність.

5. Забруднення зваженими частинками (при подрібненні, фасуванні та завантаженні від котелень, електростанцій, шахтних стволів, кар'єрів при спалюванні сміття).

6. Викиди підприємствами різних газів.

7. Спалювання палива у факельних печах, внаслідок чого утворюється наймасовіший забруднювач – монооксид вуглецю.

8. Спалювання палива в котлах і двигунах транспортних засобів, що супроводжується утворенням оксидів азоту, що спричиняють змогу.

9. Вентиляційні викиди (шахтні стволи).

10. Вентиляційні викиди з надмірною концентрацією озону з приміщень з установками високих енергій (прискорювачі, ультрафіолетові джерела та атомні реактори) при ГДК у робочих приміщеннях 0,1 мг/м3. У великій кількості озон є високотоксичним газом.

При процесах згоряння палива найбільш інтенсивне забруднення приземного шару атмосфери відбувається у мегаполісах та великих містах, промислових центрах з огляду на широке поширення в них автотранспортних засобів, ТЕЦ, котелень та інших енергетичних установок, що працюють на вугіллі, мазуті, дизельному паливі, природному газі. Внесок автотранспорту у загальне забруднення атмосферного повітря сягає тут 40-50%. Потужним та надзвичайно небезпечним фактором забруднення атмосфери є катастрофи на АЕС (Чорнобильська аварія) та випробування ядерної зброї в атмосфері. Це пов'язано як із швидким рознесенням радіонуклідів на великі відстані, так і з довготривалим характером забруднення території.

Висока небезпека хімічних та біохімічних виробництв полягає у потенційній можливості аварійних викидів в атмосферу надзвичайно токсичних речовин, а також мікробів та вірусів, які можуть спричинити епідемії серед населення та тварин.

В даний час у приземній атмосфері знаходяться багато десятків тисяч забруднюючих речовин антропогенного походження. Через зростання промислового і сільськогосподарського виробництва з'являються нові хімічні сполуки, у тому числі сильно токсичні. Головними антропогенними забруднювачами атмосферного повітря крім великотоннажних оксидів сірки, азоту, вуглецю, пилу та сажі є складні органічні, хлорорганічні та нітросполуки, техногенні радіонукліди, віруси та мікроби. Найбільш небезпечні широко поширені в повітряному басейні Росії діоксин, бенз(а)пірен, феноли, формальдегід, сірковуглець. Тверді зважені частки представлені головним чином сажею, кальцитом, кварцем, гідрослюдою, каолінітом, польовим шпатом, рідше сульфатами, хлоридами. У сніговому пилу спеціально розробленими методами виявлено оксиди, сульфати та сульфіти, сульфіди важких металів, а також сплави та метали у самородному вигляді.

У Західній Європі пріоритет надається 28 особливо небезпечним хімічним елементам, сполукам та їх групам. До групи органічних речовин входять акрил, нітрил, бензол, формальдегід, стирол, толуол, вінілхлорид, анеорганічні - важкі метали (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), гази (чадний газ, сірководень, оксиди азоту і сірки, радон, озон), азбест. Переважно токсичну дію мають свинець, кадмій. Інтенсивний неприємний запах мають сірковуглець, сірководень, стирол, тетрахлоретан, толуол. Ореол впливу оксидів сірки та азоту поширюється великі відстані. Вищевказані 28 забруднювачів повітря входять до міжнародного реєстру потенційно токсичних хімічних речовин.

Основні забруднювачі повітря житлових приміщень - пил та тютюновий дим, чадний та вуглекислий гази, двоокис азоту, радон та важкі метали, інсектициди, дезодоранти, синтетичні миючі речовини, аерозолі ліків, мікроби та бактерії. Японські дослідники показали, що бронхіальна астма може бути пов'язана з наявністю в повітрі будинків домашніх кліщів.

Для атмосфери характерна надзвичайно висока динамічність, обумовлена ​​як швидким переміщенням повітряних мас у латеральному та вертикальному напрямках, так і високими швидкостями, різноманітністю фізико-хімічних реакцій, що протікають у ній. Атмосфера розглядається зараз як величезний «хімічний котел», який перебуває під впливом численних та мінливих антропогенних та природних факторів. Гази та аерозолі, що викидаються в атмосферу, характеризуються високою реакційною здатністю. Пил і сажа, що виникають при згорянні палива, лісових пожежах, сорбують важкі метали та радіонукліди і при осадженні на поверхню можуть забруднити великі території, проникнути в організм людини через органи дихання.

Виявлено тенденцію спільного накопичення у твердих зважених частках приземної атмосфери Європейської Росії свинцю та олова; хрому, кобальту та нікелю; стронцію, фосфору, скандію, рідкісних земель та кальцію; берилію, олова, ніобію, вольфраму та молібдену; літію, берилію та галію; барію, цинку, марганцю та міді. Високі концентрації у сніговому пилу важких металів обумовлені як присутністю їх мінеральних фаз, що утворилися при спалюванні вугілля, мазуту та інших видів палива, так і сорбцією сажею, глинистими частинками газоподібних сполук типу галогенідів олова.

Час «життя» газів та аерозолів в атмосфері коливається в дуже широкому діапазоні (від 1 - 3 хвилин до декількох місяців) і залежить в основному від їх хімічної стійкості розміру (для аерозолів) та присутності реакційно-здатних компонентів (озон, пероксид водню та ін.) .).

Оцінка і більше прогноз стану приземної атмосфери є дуже складною проблемою. Нині її стан оцінюється переважно за нормативним підходом. Величини ГДК токсичних хімічних речовин та інші нормативні показники якості повітря наведені у багатьох довідниках та посібниках. У такому посібнику для Європи крім токсичності забруднюючих речовин (канцерогенна, мутагенна, алергенна та інші впливи) враховуються їх поширеність та здатність до акумуляції в організмі людини та харчового ланцюга. Недоліки нормативного підходу - ненадійність прийнятих значень ГДК та інших показників через слабку розробленість їх емпіричної наглядової бази, відсутність урахування спільного впливу забруднювачів та різких змін стану приземного шару атмосфери у часі та просторі. Стаціонарних постів спостереження за повітряним басейном мало, і вони не дозволяють адекватно оцінити його стан у великих промислово-урбанізованих центрах. Як індикатори хімічного складу приземної атмосфери можна використовувати хвою, лишайники, мохи. На початковому етапі виявлення вогнищ радіоактивного забруднення, пов'язаних з чорнобильською аварією, вивчалася хвоя сосни, що має здатність накопичувати радіонукліди, що знаходяться у повітрі. Широко відомо почервоніння голок хвойних дерев у періоди змог у містах.

Найбільш чуйним і надійним індикатором стану приземної атмосфери є сніговий покрив, що депонує забруднюючі речовини за порівняно тривалий період часу і дозволяє встановити розташування джерел пилогазовикиду по комплексу показників. У снігових випаданнях фіксуються забруднювачі, які не вловлюються прямими вимірами або розрахунковими даними по пилогазовикидів.

До перспективних напрямів оцінки стану приземної атмосфери великих промислово-урбанізованих територій належить багатоканальне дистанційне зондування. Перевага цього методу полягає у здатності швидко, неодноразово та в «одному ключі» охарактеризувати великі площі. До теперішнього часу розроблені способи оцінки вмісту в атмосфері аерозолів. Розвиток науково-технічного прогресу дозволяє сподіватися вироблення таких способів і щодо інших забруднюючих речовин.

Прогноз стану приземної атмосфери здійснюється за комплексними даними. До них насамперед належать результати моніторингових спостережень, закономірності міграції та трансформації забруднюючих речовин в атмосфері, особливості антропогенних та природних процесів забруднення повітряного басейну території, що вивчається, вплив метеопараметрів, рельєфу та інших факторів на розподіл забруднювачів у навколишньому середовищі. Для цього щодо конкретного регіону розробляються евристичні моделі зміни приземної атмосфери у часі та просторі. Найбільших успіхів у вирішенні цієї складної проблеми досягнуто для районів розташування АЕС. Кінцевий результат застосування таких моделей - кількісна оцінка ризику забруднення повітря та оцінка його прийнятності із соціально-економічного погляду.

Хімічне забруднення атмосфери

Під забрудненням атмосфери слід розуміти зміну її складу під час надходження домішок природного чи антропогенного походження. Речовини-забруднювачі бувають трьох видів: гази, пил та аерозолі. До останніх відносяться дисперговані тверді частинки, що викидаються в атмосферу і перебувають у ній тривалий час у виваженому стані.

До основних забруднювачів атмосфери відносяться вуглекислий газ, оксид вуглецю, діоксиди сірки та азоту, а також малі газові складові, здатні впливати на температурний режим тропосфери: діоксид азоту, галогенвуглеці (фреони), метан та тропосферний озон.

Основний внесок у високий рівень забруднення повітря роблять підприємства чорної та кольорової металургії, хімії та нафтохімії, будіндустрії, енергетики, целюлозно-паперової промисловості, а в деяких містах і котельні.

Джерела забруднень - теплоелектростанції, які разом з димом викидають у повітря сірчистий та вуглекислий газ, металургійні підприємства, особливо кольорової металургії, що викидають у повітря оксиди азоту, сірководень, хлор, фтор, аміак, сполуки фосфору, частки та сполуки ртуті та миш'яку; хімічні та цементні заводи. Шкідливі гази потрапляють у повітря внаслідок спалювання палива для потреб промисловості, опалення житла, роботи транспорту, спалювання та переробки побутових та промислових відходів.

Атмосферні забруднювачі поділяють на первинні, які у атмосферу, і вторинні, є результатом перетворення останніх. Так, сірчистий газ, що надходить в атмосферу, окислюється до сірчаного ангідриду, який взаємодіє з парами води і утворює крапельки сірчаної кислоти. При взаємодії сірчаного ангідриду з аміаком утворюються кристали сульфату амонію. Подібним чином, внаслідок хімічних, фотохімічних, фізико-хімічних реакцій між забруднюючими речовинами та компонентами атмосфери утворюються інші вторинні ознаки. Основним джерелом пірогенного забруднення на планеті є теплові електростанції, металургійні та хімічні підприємства, котельні установки, що споживають понад 170% твердого та рідкого палива, що щорічно видобувається.

Велику частку забруднення атмосфери становлять викиди шкідливих речовин від автомобілів. Нині Землі експлуатується близько 500 млн. автомобілів, а до 2000 р. очікується збільшення кількості до 900 млн. У 1997 р. у Москві експлуатувалися 2400 тис. автомобілів при нормативі 800 тис. автомобілів на діючі дороги.

В даний час на частку автомобільного транспорту припадає більше половини всіх шкідливих викидів у навколишнє середовище, які є головним джерелом забруднення атмосфери, особливо у великих містах. У середньому при пробігу 15 тис. км за рік кожен автомобіль спалює 2 т палива та близько 26 - 30 т повітря, у тому числі 4,5 т кисню, що у 50 разів більше потреб людини. При цьому автомобіль викидає в атмосферу (кг/рік): чадного газу - 700, діоксиду азоту - 40, незгорілих вуглеводнів - 230 і твердих речовин - 2 - 5. Крім того, викидається багато сполук свинцю через застосування здебільшого етилованого бензину .

Спостереження показали, що у будинках, розташованих поруч із великою дорогою (до 10 м), жителі хворіють на рак у 3 - 4 рази частіше, ніж у будинках, віддалених від дороги на відстань 50 м. Транспорт отруює також водоймища, ґрунт та рослини.

Токсичними викидами двигунів внутрішнього згоряння (ДВС) є відпрацьовані та картерні гази, пари палива з карбюратора та паливного бака. Основна частка токсичних домішок надходить в атмосферу з газами ДВЗ, що відпрацювали. З картерними газами і парами палива в атмосферу надходить приблизно 45% вуглеводнів від загального викиду.

Кількість шкідливих речовин, що надходять в атмосферу у складі газів, що відпрацювали, залежить від загального технічного стану автомобілів і, особливо, від двигуна - джерела найбільшого забруднення. Так, у разі порушення регулювання карбюратора викиди оксиду вуглецю збільшуються в 4...5 рази. Застосування етилованого бензину, що має у своєму складі з'єднання свинцю, викликає забруднення атмосферного повітря дуже токсичними сполуками свинцю. Близько 70% свинцю, доданого до бензину з етилової рідиною, потрапляє у вигляді сполук в атмосферу з газами, що відпрацювали, з них 30% осідає на землі відразу за зрізом випускної труби автомобіля, 40% залишається в атмосфері. Один вантажний автомобіль середньої вантажопідйомності виділяє 2,5...3 кг свинцю на рік. Концентрація свинцю в повітрі залежить від вмісту свинцю в бензині.

Виключити надходження високотоксичних сполук свинцю в атмосферу можна заміною етилованого бензину неетильованим.

Вихлопні гази ГТДУ містять такі токсичні компоненти, як оксид вуглецю, оксиди азоту, вуглеводні, сажу, альдегіди та ін. Зміст токсичних складових у продуктах згоряння істотно залежить від режиму роботи двигуна. Високі концентрації оксиду вуглецю та вуглеводнів характерні для газотурбінних рухових установок (ГТДУ) на знижених режимах (при холостому ході, рулюванні, наближенні до аеропорту, заході на посадку), тоді як вміст оксидів азоту істотно зростає при роботі на режимах, близьких до номінального (зліт , набір висоти, польотному режимі).

Сумарний викид токсичних речовин в атмосферу літаками з ВМДУ безперервно зростає, що зумовлено підвищенням витрати палива до 20...30 т/год та неухильним зростанням кількості експлуатованих літаків. Відзначається вплив ВМДУ на озоновий шар та накопичення вуглекислого газу в атмосфері.

Найбільший вплив на умови проживання викиди ГГДУ надають в аеропортах та зонах, що примикають до випробувальних станцій. Порівняльні дані про викиди шкідливих речовин в аеропортах підзивають, що надходження від ВМДУ до приземного шару атмосфери становлять, %: оксид вуглецю - 55, оксиди азоту - 77, вуглеводні - 93 і аерозоль - 97. Інші викиди виділяють наземні транспортні засоби.

Забруднення повітряного середовища транспортом з ракетними руховими установками відбувається головним чином під час їх роботи перед стартом, при зльоті, при наземних випробуваннях у процесі їх виробництва або після ремонту, при зберіганні та транспортуванні палива. Склад продуктів згоряння під час роботи таких двигунів визначається складом компонентів палива, температурою згоряння, процесами дисоціації та рекомбінації молекул. Кількість продуктів згоряння залежить від потужності (тяги) рухових установок. При згорянні твердого палива з камери згоряння викидаються пари води, діоксид вуглецю, хлор, пари соляної кислоти, оксид вуглецю, оксид азоту, а також тверді частки Аl2O3 із середнім розміром 0,1 мкм (іноді до 10 мкм).

При старті ракетні двигуни несприятливо впливають як на приземний шар атмосфери, а й у космічний простір, руйнуючи озоновий шар Землі. Масштаби руйнування озонового шару визначаються кількістю запусків ракетних систем та інтенсивністю польотів надзвукових літаків.

У зв'язку з розвитком авіації та ракетної техніки, а також інтенсивним використанням авіаційних та ракетних двигунів в інших галузях народного господарства суттєво збільшився загальний викид шкідливих домішок в атмосферу. Однак на частку цих двигунів припадає поки що не більше 5% токсичних речовин, що надходять в атмосферу транспортних засобів всіх типів.

Атмосферне повітря одна із основних життєво важливих елементів довкілля.

Закон «Про охорону атмосферного повітря» всебічно охоплює проблему. Він узагальнив вимоги, вироблені попередні роки і виправдали себе практично. Наприклад, запровадження правил про заборону введення в дію будь-яких виробничих об'єктів (ново створених або реконструйованих), якщо вони в процесі експлуатації стануть джерелами забруднень або інших негативних впливів на повітря. Набули подальшого розвитку правила про нормування гранично допустимих концентрацій забруднюючих речовин в атмосферному повітрі.

Державним санітарним законодавством тільки для атмосферного повітря були встановлені ГДК для більшості хімічних речовин при ізольованій дії та для їх комбінацій.

Гігієнічні нормативи – це державна вимога до керівників підприємств. За їх виконанням слід стежити органи державного санітарного нагляду Міністерства охорони здоров'я та Державний комітет з екології.

Велике значення для санітарної охорони атмосферного повітря має виявлення нових джерел забруднення повітряного середовища, облік проектованих, що будуються та реконструйованих об'єктів, що забруднюють атмосферу, контроль за розробкою та реалізацією генеральних планів міст, селищ та промислових вузлів у частині розміщення промислових підприємств та санітарно-.

У Законі «Про охорону атмосферного повітря» передбачено вимоги щодо встановлення нормативів гранично допустимих викидів забруднюючих речовин в атмосферу. Такі нормативи встановлюються кожному за стаціонарного джерела забруднення, кожної моделі транспортних та інших пересувних засобів і установок. Вони визначаються з таким розрахунком, щоб сукупні шкідливі викиди від усіх джерел забруднення у цій місцевості не перевищували нормативів ГДК забруднюючих речовин повітря. Гранично допустимі викиди встановлюються лише з урахуванням гранично допустимих концентрацій.

Дуже важливими є вимоги Закону, що стосуються застосування засобів захисту рослин, мінеральних добрив та інших препаратів. Усі законодавчі заходи становлять систему профілактичного характеру, спрямовану попередження забруднення повітряного басейну.

Закон передбачає не лише контроль за виконанням його вимог, а й відповідальність за їхнє порушення. Спеціальна стаття визначає роль громадських організацій та громадян у здійсненні заходів щодо охорони повітряного середовища, зобов'язує їх активно сприяти державним органам у цих питаннях, оскільки лише широка участь громадськості дозволить реалізувати положення цього закону. Так, у ньому сказано, що держава надає великого значення збереженню сприятливого стану атмосферного повітря, його відновленню та покращенню для забезпечення найкращих умов життя людей – їх праці, побуту, відпочинку та охорони здоров'я.

Підприємства або їх окремі будівлі та споруди, технологічні процеси яких є джерелом виділення в атмосферне повітря шкідливих речовин, що пахнуть, відокремлюють від житлової забудови санітарно-захисними зонами. Санітарно-захисна зона для підприємств та об'єктів може бути збільшена за потреби та належного обґрунтування не більше ніж у 3 рази залежно від наступних причин: а) ефективності передбачених або можливих для здійснення методів очищення викидів в атмосферу; б) відсутності способів очищення викидів; в) розміщення житлової забудови при необхідності з підвітряної сторони стосовно підприємства у зоні можливого забруднення атмосфери; г) троянди вітрів та інших несприятливих місцевих умов (наприклад, часті штилі та тумани); буд) будівництва нових, ще недостатньо вивчених шкідливих у санітарному плані виробництв.

Розміри санітарно-захисних зон для окремих груп або комплексів великих підприємств хімічної, нафтопереробної, металургійної, машинобудівної та інших галузей промисловості, а також теплових електричних станцій з викидами, що створюють великі концентрації різних шкідливих речовин в атмосферному повітрі та мають особливо несприятливий вплив на здоров'я та санітарно. -гігієнічні умови життя населення, встановлюють у кожному конкретному випадку за спільним рішенням МОЗ та Держбуду Росії.

Для підвищення ефективності санітарно-захисних зон на їх території висаджують деревно-чагарникову та трав'янисту рослинність, що знижує концентрацію промислового пилу та газів. У санітарно-захисних зонах підприємств, що інтенсивно забруднюють атмосферне повітря шкідливими для рослинності газами, слід вирощувати найбільш газостійкі дерева, чагарники та трави з урахуванням ступеня агресивності та концентрації промислових викидів. Особливо шкідливі для рослинності викиди підприємств хімічної промисловості (сірчистий та сірчаний ангідрид, сірководень, сірчана, азотна, фториста та бромиста кислоти, хлор, фтор, аміак та ін.), чорної та кольорової металургії, вугільної та теплоенергетичної промисловості.

2. Гідросфера

Вода завжди займала і займатиме особливе становище серед природних багатств Землі. Це найважливіший природний ресурс, тому що вона необхідна, перш за все, для життєдіяльності людини та кожної живої істоти. Вода використовується людиною у побуті, а й у промисловості, сільському господарстві.

Водне середовище, що включає поверхневі та підземні води, називається гідросферою. Поверхневі води в основному зосереджені у Світовому океані, що містить близько 91% усієї води на Землі. Вода в океані (94%) та під землею – солона. Кількість прісної води становить 6% загального обсягу води Землі, причому дуже мала її частка є у легкодоступних для видобутку місцях. Більшість прісної води міститься у снігах, прісноводних айсбергах і льодовиках (1,7%), що у основному районах південного полярного кола, і навіть глибоко під землею (4%).

Наразі людство використовує 3,8 тис. куб. км. води щорічно, причому можна збільшити споживання максимум до 12 тис. куб. км. За нинішніх темпів зростання споживання води цього вистачить на найближчі 25-30 років. Викачування ґрунтових вод призводить до осідання ґрунту та будівель та зниження рівнів підземних вод на десятки метрів.

Величезне значення вода має у промисловому та сільськогосподарському виробництві. Загальновідома необхідність її для побутових потреб людини, всіх рослин та тварин. Для багатьох живих істот вона служить місцем існування.

Зростання міст, бурхливий розвиток промисловості, інтенсифікація сільського господарства, значне розширення площ зрошуваних земель, поліпшення культурно-побутових умов та інших чинників дедалі більше ускладнює проблеми забезпечення водою.

Кожен мешканець Землі в середньому споживає 650 куб. м води на рік (1780 л на добу). Проте задоволення фізіологічних потреб досить 2,5 л щодня, тобто. близько 1 куб. м на рік. Велика кількість води потрібна сільському господарству (69%) головним чином для зрошення; 23% води споживає промисловість; 6% витрачається у побуті.

З урахуванням потреб води для промисловості та сільського господарства витрата води в нашій країні – від 125 до 350 л на добу на особу (у Санкт-Петербурзі 450 л, у Москві – 400 л).

У розвинених країнах кожного жителя припадає 200-300 л води на добу. У той самий час 60% суші немає достатньої кількості прісної води. Чверть людства (приблизно 1,5 млн. чоловік) відчуває її нестачу, а ще 500 млн. страждають від нестачі та поганої якості питної води, що призводить до кишкових захворювань.

Більшість води після її використання для господарсько-побутових потреб повертається до річок у вигляді стічних вод.

Мета роботи: розглянути основні джерела та види забруднень гідросфери, а також методи очищення стічних вод.

Дефіцит прісної води вже зараз стає світовою проблемою. Все більші потреби промисловості та сільського господарства у воді змушують усі країни, вчених світу шукати різноманітні засоби для вирішення цієї проблеми.

На етапі визначаються такі напрями оптимального використання водних ресурсів: більш повне використання та розширене відтворення ресурсів прісних вод; розробка нових технологічних процесів, що дозволяють запобігти забрудненню водойм і звести до мінімуму споживання свіжої води.

Будова гідросфери Землі

Гідросфера – це водна оболонка Землі. До неї відносять: поверхневі та підземні води, що прямо чи опосередковано забезпечують життєдіяльність живих організмів, а також вода, що випадає у вигляді опадів. Вода займає переважну частину біосфери. Из510 млн. км2 загальної площі земної поверхні Світовий океан припадає 361 млн. км2 (71%). Океан - головний приймач і акумулятор сонячної енергії, оскільки вода має високу теплопровідність. Оосновними фізичними властивостями водного середовища є її щільність (у 800 разів вище за щільність повітря) і в'язкість (вище за повітряну в 55 разів). Крім того, вода характеризується рухливістю в просторі, що сприяє підтримці відносної гомогенності фізичних та хімічних характеристик. Водяні об'єкти характеризуються температурною стратифікацією, тобто. зміною температури води за глибиною. Температурний режим має суттєві добові, сезонні, річні коливання, але загалом динаміка коливань температури води менше, ніж повітря. Світловий режим води під поверхнею визначається її прозорістю (каламутністю). Від цих властивостей залежить фотосинтез бактерій, фітопланктону, вищих рослин, отже, і накопичення органічного речовини, яке можливе лише межах евфонічної зони, тобто. у тому шарі, де процеси синтезу переважають процеси дихання. Мутність і прозорість залежить від вмісту у воді завислих речовин органічного і мінерального походження. З найбільш значущих живих організмів абіотичних чинників у водних об'єктах слід зазначити солоність води -- вміст у ній розчинених карбонатів, сульфатів, хлоридів. У прісних водах їх мало, причому переважають карбонати (до 80%). В океанічній воді переважають хлориди та частково сульфати. У морській воді розчинені майже всі елементи періодичної системи, включаючи метали. Інша характеристика хімічних властивостей води пов'язана з присутністю в ній розчиненого кисню та діоксиду вуглецю. Особливо важливий кисень, що йде на дихання водних організмів. Життєдіяльність та поширення організмів у воді залежать від концентрації іонів водню (рН). Всі жителі води - гідробіонти пристосувалися до певного рівня рН: одні воліють кисле, інші - лужне, треті - нейтральне середовище. Зміна цих характеристик, насамперед у результаті промислового впливу, веде до загибелі гідробіонтів або заміщення одних видів іншими.

Основні види забруднення гідросфери.

Під забрудненням водних ресурсів розуміють будь-які зміни фізичних, хімічних та біологічних властивостей води у водоймах у зв'язку з скиданням у них рідких, твердих та газоподібних речовин, які завдають або можуть створити незручності, роблячи воду даних водойм небезпечною для використання, завдаючи шкоди народному господарству, здоров'ю та безпеки населення. Джерелами забруднення визнаються об'єкти, з яких здійснюється скидання або інше надходження у водні об'єкти шкідливих речовин, що погіршують якість поверхневих вод, що обмежують їх використання, а також негативно впливають на стан дна та берегових водних об'єктів.

Основними джерелами забруднення та засмічення водойм є недостатньо очищені стічні води промислових та комунальних підприємств, великих тваринницьких комплексів, відходи виробництва при розробці рудних копалин; води шахт, рудників, обробці та сплаві лісоматеріалів; скидання водного та залізничного транспорту; відходи первинної обробки льону, пестициди тощо. Забруднюючі речовини, потрапляючи в природні водоймища, призводять до якісних змін води, які здебільшого виявляються у зміні фізичних властивостей води, зокрема, поява неприємних запахів, присмаків тощо); у зміні хімічного складу води, зокрема, поява в ній шкідливих речовин, наявність плаваючих речовин на поверхні води та відкладання їх на дні водойм.

Досить шкідливим забруднювачем промислових вод є фенол. Він міститься у стічних водах багатьох нафтохімічних підприємств. При цьому різко знижуються біологічні процеси водойм, процес їх самоочищення, вода набуває специфічного запаху карболки.

На життя населення водойм згубно впливають стічні води целюлозно-паперової промисловості. Окислення деревної маси супроводжується поглинанням значної кількості кисню, що призводить до загибелі ікри, мальків та дорослих риб. Волокна та інші нерозчинні речовини засмічують воду та погіршують її фізико-хімічні властивості. З гниючої деревини та кори виділяються у воду різні дубильні речовини. Смола та інші екстрактивні продукти розкладаються та поглинають багато кисню, викликаючи загибель риби, особливо молоді та ікри. Крім того, молеві сплави сильно засмічують річки, а топляк нерідко повністю забиває їхнє дно, позбавляючи риб нерестовищ і кормових місць.

Нафта і нафтопродукти на етапі є основними забруднювачами внутрішніх водойм, вод і морів, Світового океану. Потрапляючи у водоймища, вони створюють різні форми забруднення: нафтову плівку, що плаває на воді, розчинені або емульговані у воді нафтопродукти, що осіли на дно важкі фракції і т.д. Це ускладнює процеси фотосинтезу у воді через припинення доступу сонячних променів, а також викликає загибель рослин та тварин. При цьому змінюється запах, смак, забарвлення, поверхневий натяг, в'язкість води, зменшується кількість кисню, з'являються шкідливі органічні речовини, вода набуває токсичних властивостей і становить загрозу не тільки для людини. 12 г нафти роблять непридатною для споживання тонну води. Кожна тонна нафти утворює нафтову плівку на площі до 12 кв. км. Відновлення уражених екосистем займає 10-15 років.

Атомні електростанції радіоактивними відходами забруднюють річки. Радіоактивні речовини концентруються найдрібнішими планктонними мікроорганізмами та рибою, потім по ланцюгу живлення передаються іншим тваринам. Встановлено, що радіоактивність планктонних жителів у тисячі разів вище, ніж води, де вони живуть.

Стічні води, що мають підвищену радіоактивність (100 кюрі на 1л і більше), підлягають похованню у підземні безстічні басейни та спеціальні резервуари.

Зростання населення, розширення старих та виникнення нових міст значно збільшили надходження побутових стоків у внутрішні водойми. Ці стоки стали джерелом забруднення річок та озер хвороботворними бактеріями та гельмінтами. Ще більшою мірою забруднюють водойми миючі синтетичні засоби, що широко використовуються в побуті. Вони знаходять широке застосування також у промисловості та сільському господарстві. Хімічні речовини, що містяться в них, поступаючи зі стічними водами в річки та озера, мають значний вплив на біологічний і фізичний режим водойм. В результаті знижується здатність вод до насичення киснем, паралізується діяльність бактерій, що мінералізують органічні речовини.

Викликає серйозне занепокоєння забруднення водойм пестицидами та мінеральними добривами, які потрапляють з полів разом зі струменями дощової та талої води. В результаті досліджень, наприклад, доведено, що інсектициди, що містяться у воді у вигляді суспензій, розчиняються у нафтопродуктах, якими забруднені річки та озера. Ця взаємодія призводить до значного ослаблення окисних функцій водних рослин. Потрапляючи у водоймища, пестициди накопичуються в планктоні, бентосі, рибі, а по ланцюжку харчування потрапляють в організм людини, діючи негативно як на окремі органи, так і на організм у цілому.

У зв'язку з інтенсифікацією тваринництва дедалі більше дають себе знати стоки підприємств цієї галузі сільського господарства.

Стічні води, що містять рослинні волокна, тваринні та рослинні жири, фекальну масу, залишки плодів та овочів, відходи шкіряної та целюлозно-паперової промисловості, цукрових та пивоварних заводів, підприємств м'ясо-молочної, консервної та кондитерської промисловості, є причиною органічних забруднень водою.

У стічних водах зазвичай близько 60% речовин органічного походження, до цієї категорії органічних відносяться біологічні (бактерії, віруси, гриби, водорості) забруднення в комунально-побутових, медико-санітарних водах і відходах шкіряних і шерстомойних підприємств.

Серйозною екологічною проблемою є те, що звичайним способом використання води для поглинання тепла на теплових електростанціях є пряме прокачування прісної озерної або річкової води через охолоджувач і повернення їх у природні водойми без попереднього охолодження. Для електростанції потужністю 1000 МВт потрібне озеро площею 810 га, глибиною близько 8,7 м-коду.

Електростанції можуть підвищувати температуру води в порівнянні з навколишнім на 5-15 С. У природних умовах за повільних підвищення або зниження температур риби та інші водні організми поступово пристосовуються до змін температури навколишнього середовища. Але якщо в результаті скидання в річки та озера гарячих стоків з промислових підприємств швидко встановлюється новий температурний режим, часу для акліматизації не вистачає, живі організми одержують тепловий шок та гинуть.

Тепловий шок – це крайній результат теплового забруднення. Результатом скидання у водоймища нагрітих стоків можуть бути інші, більш підступні наслідки. Одним із них є вплив на процеси обміну речовин.

Внаслідок підвищення температури води вміст у ній кисню падає, тоді як потреба у ньому живих організмів зростає. Зростаюча потреба у кисні, його нестача викликають жорстокий фізіологічний стрес і навіть смерть. Штучне підігрівання води може суттєво змінити і поведінку риб – викликати несвоєчасний нерест, порушити міграцію

Підвищення температури води здатне порушити структуру рослинного світу водойм. Характерні для холодної води водорості замінюються теплолюбнішими і, нарешті, при високих температурах повністю ними витісняються, при цьому виникають благотворні умови для масового розвитку у водосховищах синьо-зелених водоростей - так званого "цвітіння води". Всі перелічені вище наслідки теплового забруднення водойм завдають величезної шкоди природним екосистемам і призводять до згубної зміни довкілля людини. Збитки, що утворилися внаслідок теплового забруднення, можна поділити на: - економічні (втрати внаслідок зниження продуктивності водойм, витрати на ліквідацію наслідків від забруднення); соціальні (естетичні збитки від деградації ландшафтів); екологічні (незворотні руйнування унікальних екосистем, зникнення видів, генетичні збитки).

Наразі вже зрозумілий шлях, який дозволить людям уникнути екологічного глухого кута. Це безвідходні та маловідходні технології, перетворення відходів на корисні ресурси. Але знадобляться десятиліття реалізації ідеї у життя.

Методи очищення стічних вод

Очищенням стічних вод називається їхня обробка з метою руйнування або видалення з них шкідливих речовин. Методи очищення можна розділити на механічні, хімічні, фізико-хімічні та біологічні.

Сутність механічного методу

очищення полягає в тому, що зі стічних вод шляхом відстоювання та фільтрації видаляються наявні домішки. Механічна очистка дозволяє виділити з побутових стічних вод до 60-75% нерозчинних домішок, та якщо з промислових до 95%, багато з яких (як цінні матеріали) застосовують у виробництві.

Хімічний метод полягає в тому, що в стічні води додають різні хімічні реагенти, які вступають у реакцію із забруднювачами і беруть в облогу їх у вигляді нерозчинних опадів. Хімічною очисткою досягається зменшення нерозчинних домішок до 95% і розчинних до 25%.

При фізико-хімічному методі

обробки зі стічних вод видаляються тонко дисперсні та розчинені неорганічні домішки та руйнуються органічні та погано окислювані речовини. З фізико-хімічних методів найчастіше застосовують коагуляцію, окислення, сорбцію, екстракцію тощо, а також електроліз. Електроліз полягає у руйнуванні органічних речовин у стічних водах та витягуванні металів, кислот та інших неорганічних речовин при протіканні електричного струму. Очищення стічних вод за допомогою електролізу ефективне на свинцевих та мідних підприємствах, у лакофарбовій промисловості.

Стічні води очищають також за допомогою ультразвуку, озону, іонно-обмінних смол та високого тиску. Добре зарекомендувала себе очищення шляхом хлорування.

Серед методів очищення стічних вод велику роль має відіграти біологічний метод, що ґрунтується на використанні закономірностей біохімічного самоочищення річок та інших водойм. Використовуються різні типи біологічних пристроїв: біофільтри, біологічні ставки та ін. У біофільтрах стічні води пропускають через шар крупнозернистого матеріалу, покритого тонкою бактеріальною плівкою. Завдяки цій плівці інтенсивно протікають процеси біологічного окиснення.

У біологічних ставках в очищенні стічних вод беруть участь всі організми, що населяють водоймище. Перед біологічним очищенням стічні води піддають механічному очищенню, а після біологічному (для видалення хвороботворних бактерій) і хімічному очищенню, хлоруванню рідким хлором або хлорним вапном. Для дезінфекції використовують також інші фізико-хімічні прийоми (ультразвук, електроліз, озонування та ін.). Біологічний метод дає найкращі результати під час очищення комунально-побутових відходів, а також відходів підприємств нафтопереробної, целюлозно-паперової промисловості, виробництва штучного волокна.

З метою зменшення забруднення гідросфери бажано вторинне використання у замкнутих ресурсозберігаючих, безвідходних процесах у промисловості, краплинне зрошення у сільському господарстві, економне використання води у виробництві та у побуті.

3. Літосфера

Період, починаючи з 1950 до нашого часу, називають періодом науково-технічної революції. До кінця ХХ століття відбулися величезні зміни і в технології, з'явилися нові засоби зв'язку та інформаційні технології, що різко змінило можливості обміну інформацією та зблизило найвіддаленіші точки планети. Світ буквально на наших очах стрімко змінюється, і людство у своїх діях не завжди встигає за цими змінами.

Екологічні проблеми виникли не власними силами. Це результат природного розвитку цивілізації, в якій сформульовані раніше правила поведінки людей у ​​їх взаємовідносинах з навколишньою природою і всередині людського суспільства, що підтримували стійке існування, суперечили новим умовам, створеним науково-технічним прогресом. У нових умовах необхідне формування і нових правил поведінки, і нової моралі з урахуванням всіх природничих знань. Найбільша складність, яка визначає багато у вирішенні екологічних проблем - все ж таки недостатня заклопотаність людського суспільства в цілому та багатьох його лідерів проблемами збереження навколишнього середовища.

Літосфера, її будова

Людина існує у певному просторі, і основною складовою цього простору служить земна поверхня – поверхня літосфери.

Літосферою називають тверду оболонку Землі, що складається із земної кори та шару верхньої мантії, що підстилає земну кору. Відстань нижньої межі земної кори від Землі змінюється не більше 5-70 км, а мантія Землі досягає глибини 2900 км. Після неї на відстані 6371 км. від поверхні знаходиться ядро.

Суша займає 29,2% поверхні земної кулі. Верхні шари літосфери називається ґрунтом. Ґрунтовий покрив є найважливішим природним утворенням та компонентом біосфери Землі. Саме ґрунтова оболонка визначає багато процесів, що відбуваються в біосфері.

Ґрунт є основним джерелом продовольства, що забезпечує 95-97% продовольчих ресурсів для населення планети. Площа земельних ресурсів світу становить 129 млн кв. км, чи 86,5% площі суші. Рілля та багаторічні насадження у складі сільськогосподарських угідь займають близько 10% суші, луки та пасовища – 25% суші. Родючістю грунту та кліматичними умовами визначаються можливість існування та розвитку екологічних систем на Землі. На жаль, через неправильну експлуатацію щорічно втрачається деяка частина родючих земель. Так, за останнє століття внаслідок прискорення ерозії втрачено 2 млрд. гектарів родючих земель, що становить 27% загальної площі земель, що використовуються для сільського господарства.

Джерела забруднення ґрунту.

Літосфера забруднюється рідкими та твердими забруднюючими речовинами та відходами. Встановлено, що щорічно на одного жителя Землі утворюється одна тонна відходів, у тому числі понад 50 кг полімерних, які важко розкладаються.

Джерела забруднення ґрунту можуть бути класифіковані наступним чином.

Житлові будинки та комунально-побутові підприємства. У складі забруднюючих речовин цієї категорії джерел переважають побутове сміття, харчові відходи, будівельне сміття, відходи опалювальних систем, непридатні предмети домашнього побуту тощо. Все це збирається та вивозиться на звалища. Для великих міст збирання та знищення побутового сміття на звалищах перетворили на складну проблему. Просте спалювання сміття на міських звалищах супроводжується виділенням отруйних речовин. При спалюванні таких предметів, наприклад, полімерів, що містять хлор, утворюються сильно токсичні речовини - діоксиди. Незважаючи на це, останніми роками розробляються способи знищення побутового сміття спалювання. Перспективним способом вважається спалювання такого сміття над гарячими розплавами металів.

Промислове підприємство. У твердих і рідких промислових відходах постійно присутні речовини, здатні токсично впливати на живі організми та рослини. Наприклад, у відходах металургійної промисловості зазвичай є солі кольорових важких металів. Машинобудівна промисловість викидає в навколишнє природне середовище ціаніди, сполуки миш'яку, берилію; при виробництві пластмас та штучних волокон утворюються відходи, що містять фенол, бензол, стирол; при виробництві синтетичних каучуків у ґрунт потрапляють відходи каталізаторів, некондиційні полімерні згустки; при виробництві гумових виробів у навколишнє середовище надходять пилоподібні інгредієнти, сажа, які осідають на ґрунт і рослини, відходи гумотекстильних та гумових деталей, а при експлуатації шин - зношені та вийшли з ладу покришки, автокамери та обідні стрічки. Зберігання та утилізація зношених шин в даний час є ще невирішеними проблемами, тому що при цьому часто трапляються сильні пожежі, які дуже важко гасити. Ступінь утилізації зношених шин не перевищує 30% від загального їхнього обсягу.

Транспорт. При роботі двигунів внутрішнього згоряння інтенсивно виділяються оксиди азоту, свинець, вуглеводні, оксид вуглецю, сажа та інші речовини, що осідають на поверхню землі або поглинаються рослинами. В останньому випадку ці речовини також потрапляють у ґрунт і залучаються до кругообігу, пов'язаного з харчовими ланцюгами.

Сільське господарство. Забруднення ґрунту в сільському господарстві відбувається внаслідок внесення величезних кількостей мінеральних добрив та отрутохімікатів. Відомо, що у складі деяких отрутохімікатів міститься ртуть.

Забруднення ґрунту важкими металами. Тяжкими металами називають кольорові метали, щільність яких більша за щільність заліза. До них відносяться свинець, мідь, цинк, нікель, кадмій, кобальт, хром, ртуть.

Особливістю важких металів і те, що у невеликих кількостях майже вони необхідні рослин і живих організмів. В організмі людини важкі метали беруть участь у життєво важливих біохімічних процесах. Однак перевищення допустимої їхньої кількості призводить до серйозних захворювань.

...

Подібні документи

Стан гідросфери, літосфери, атмосфери Землі та причини їх забруднення. Методи утилізації відходів підприємств. Способи отримання альтернативних джерел енергії, що не завдають шкоди природі. Вплив забруднень довкілля для здоров'я людини.

реферат, доданий 02.11.2010


Поняття та структура біосфери як живої оболонки планети Земля. Основні характеристики атмосфери, гідросфери, літосфери, мантії та ядра Землі. Хімічний склад, маса та енергія живої речовини. Процеси та явища, що відбуваються в живій та неживій природі.

реферат, доданий 07.11.2013


Джерела забруднення атмосфери, гідросфери та літосфери. Методи їхнього захисту від хімічних домішок. Системи та апарати пиловловлення, механічні методи очищення запиленого повітря. Ерозійні процеси. Нормування забруднень у ґрунтовому покриві.

курс лекцій, доданий 03.04.2015


Природні джерела забруднення атмосфери. Поняття сухої седиментації, засоби її розрахунку. З'єднання азоту та хлору як основні речовини, що руйнують озоновий шар. Проблема утилізації та поховання відходів. Хімічний показник забруднення води.

контрольна робота , доданий 23.02.2009


Забруднення атмосфери. Види забруднення гідросфери. Забруднення океанів та морів. Забруднення річок та озер. Питна вода. Актуальність проблеми забруднення водойм. Спуск стічних вод у водоймища. Методи очищення стічних вод.

реферат, доданий 06.10.2006


Людина та навколишнє середовище: історія взаємодії. Фізичні, хімічні, інформаційні та біологічні забруднення, що порушують процеси круговороту та обміну речовин, їх наслідки. Джерела забруднення гідросфери та літосфери в Нижньому Новгороді.

реферат, доданий 03.06.2014


Основні види забруднень біосфери. Антропогенне забруднення атмосфери, літосфери та ґрунту. Результат забруднення гідросфери. Вплив атмосферних забруднень на організм людини. Заходи запобігання антропогенним впливам на навколишнє середовище.

презентація , доданий 08.12.2014


Виробництва, що впливають на довкілля. Шляхи забруднення атмосфери під час будівництва. Заходи захисту атмосфери. Джерела забруднення гідросфери. Санування та очищення територій. Джерела наднормативного шуму, пов'язані з будівельною технікою.

презентація , доданий 22.10.2013


Загальні відомості щодо впливу антропогенних факторів на здоров'я населення. Вплив забруднення атмосфери, гідросфери та літосфери на здоров'я людини. Список захворювань, пов'язаних із забрудненням атмосферного повітря. Основні джерела небезпеки.

реферат, доданий 11.07.2013


Промислові джерела забруднення біосфери. Класифікація шкідливих речовин за рівнем на людини. Санітарно-епідемічна ситуація у містах. Недоліки в організації знешкодження та утилізації твердих, рідких побутових та промислових відходів.

Щоб визначити основні властивості біосфери, необхідно спочатку зрозуміти з чим ми маємо справу. Яка форма його організації та існування? Як вона влаштована та взаємодіє із зовнішнім світом? Зрештою, що це?

З появи терміна наприкінці ХІХ століття і до створення цілісного вчення біогеохіміком та філософом В.І. Вернадським, визначення поняття «біосфера» зазнало значних змін. Воно перейшло з розряду місця або території, де живуть живі організми в розряд системи, що складається з елементів або частин, що функціонує за певними правилами для досягнення конкретної мети. Саме від того, як розглядати біосферу, і залежить, які властивості їй притаманні.

В основу терміна покладено давньогрецькі слова: βιος – життя та σφαρα – сфера або куля. Тобто, це деяка оболонка Землі, де є життя. Земля, як самостійна планета, за твердженням вчених виникла близько 4,5 млрд. років тому, а ще через мільярд років на ній з'явилося життя.

Архей, протерозою та фанерозою еон. Еони складаються з ер. Останній складається з палеозойської, мезозойської та кайнозойської. Ери з періодів. Кайнозойська з палеогену та неогену. Періоди з епох. Нинішня – голоценова – почалася 11,7 тисячі років тому.

Кордони та шари розповсюдження

Біосфера має вертикальне та горизонтальне поширення. Вертикально її прийнято умовно розділяти на три шари, де існує життя. Це літосферу, гідросферу та атмосферу. Нижня межа літосфери сягає 7,5 км від Землі. Гідросфера розташовується між літосферою та атмосферою. Її максимальна глибина – 11 км. Атмосфера покриває планету зверху і життя в ній існує, ймовірно, на висоті до 20 км.

Крім вертикальних шарів, біосфера має горизонтальний поділ або зональність. Це зміна природного середовища від екватора Землі до її полюсів. Планета має форму кулі і тому кількість світла і тепла, що надходять на її поверхню, по-різному. Найбільші зони – це географічні пояси. Починаючи від екватора йде спочатку екваторіальний, вище тропічний, потім помірний і, нарешті, біля полюсів — арктичний або антарктичний. Усередині поясів розташовуються природні зони: ліси, степи, пустелі, тундри і так далі. Ці зони характерні як суші, а й у Світового океану. У горизонтальному положенні біосфери є своя висотність. Вона визначається поверхневою будовою літосфери та відрізняється від підніжжя гори до її вершини.

На сьогоднішній день флора і фауна нашої планети налічує близько 3000000 видів, а це лише 5% від кількості видів, які встигли «пожити» на Землі. У науці знайшли свій опис близько 1,5 млн. видів тварин та 0,5 млн. видів рослин. Є не лише неописані види, а й незвідані області Землі, видове наповнення яких невідоме.

Таким чином, біосфера має тимчасову та просторову характеристику, а видовий склад живих організмів, що її наповнює, змінюється як у часі, так і у просторі — по вертикалі та горизонталі. Це і привело вчених до висновку, що біосфера не є площинною структурою і має ознаки тимчасової та просторової змінності. Залишилося визначити, під впливом якого зовнішнього фактора вона змінюється в часі, просторі та структурі. Цим фактором є сонячна енергія.

Якщо прийняти, що види всіх живих організмів незалежно від просторових і тимчасових рамок, — це частини, які сукупність — ціле, їх взаємодія друг з одним і із зовнішнім середовищем, є системою. Л фон Берталанфі та Ф.І. Перегудов, даючи визначення системи, стверджували, що це комплекс взаємодіючих компонентів, або сукупність елементів, які перебувають у взаємовідносинах друг з одним і з середовищем, або безліч взаємозалежних елементів, відокремлених від середовища проживання і взаємодіють із нею, як ціле.

Система

Біосферу як єдину цілісну систему можна умовно поділити на складові. Найпоширеніше таке поділу – це видове. Кожен вид тварин або рослин береться за складову частину системи. Його також можна визнати системою, зі своєю структурою та складом. Але вигляд не існує окремо. Його представники живуть на певній території, де вони взаємодіють не лише між собою та навколишнім середовищем, а й з іншими видами. Таке проживання видів на одній місцевості називають екосистемою. Найменша екосистема, своєю чергою, входить у велику. Та ще більшу і так до глобальної – до біосфери. Таким чином, біосферу, як систему, можна розглядати що складається з елементів, якими є або види, або біосфери. Різниця лише в тому, що вид можна ідентифікувати, тому, як він має ознаки, що відрізняють його від інших. Він самостійний та інші види – частини не входить. З біосферами таке розмежування неможливе – одна частина іншої.

Ознаки

Система має ще дві істотні ознаки. Вона створена для досягнення певної мети та функціонування цілої системи ефективніше кожної її частини окремо.

Таким чином, властивості як системи в її цілісності, синергетичності та ієрархічності. Цілісність полягає в тому, що зв'язки між її частинами або внутрішні зв'язки набагато сильніші, ніж із навколишнім середовищем або зовнішні. Синергетичність або системний ефект у тому, що можливості всієї системи набагато більші за суму можливостей її частин. І хоча кожен елемент системи сам система, тим не менш, він лише частина загальної і більшої. У цьому її ієрархічність.

Біосфера – це динамічна система, яка змінює свій стан під зовнішнім впливом. Вона відкрита, тому що обмінюється речовиною та енергією із зовнішнім середовищем. У неї складна структура, оскільки складається із підсистем. І, нарешті, вона природна система — утворилася внаслідок природних змін упродовж багатьох років.

Завдяки цим якостям вона може сама себе регулювати та організовувати. Це і є основними властивостями біосфери.

У середині XX століття поняття саморегулювання вперше застосував американський фізіолог Уолтер Кеннон, а англійський психіатр і кібернетик Вільям Росс Ешбі ввів термін самоорганізації та сформулював закон про необхідну різноманітність. Цей кібернетичний закон формально доводив необхідність великої видової різноманітності для стійкості системи. Чим різноманітність більша, тим ймовірність системи утримати свою динамічну стабільність перед великими зовнішніми впливами, вища.

Властивості

Реагувати на зовнішній вплив, чинити опір йому і долати, відтворювати себе та відновлювати, тобто зберігати свою внутрішню сталість, така мета системи під назвою біосфера. Ці якості всієї системи побудовані на здібності її частини, якою є вид, підтримувати певну чисельність чи гомеостаз, і навіть кожної окремої особи чи живого організму зберігати свої фізіологічні кондиції — гомеостат.

Як видно, ці властивості виробилися у неї під впливом і протидії зовнішнім чинникам.

Основним зовнішнім фактором є сонячна енергія. Якщо кількість хімічних елементів та сполук обмежена, то енергія Сонця надходить постійно. Завдяки їй і відбувається міграція елементів по харчовому ланцюгу від одного живого організму до іншого та перетворення з неорганічного стану на органічний та назад. Енергія прискорює перебіг цих процесів усередині живих організмів і за швидкістю реакції вони відбуваються набагато швидше, ніж у зовнішньому середовищі. Кількість енергії стимулює до зростання, розмноження та збільшення чисельності видів. Різноманітність, у свою чергу, дає можливість додаткового опору зовнішньому впливу, оскільки виникає можливість дублювання, підстрахування чи заміни видів у харчовому ланцюзі. Міграція елементів таким чином буде додатково забезпечена.

Вплив людини

Єдиною частиною незацікавленої біосфери у збільшенні видового розмаїття системи є людина. Він усіляко прагне спростити екосистеми, тому що так зможе ефективніше за нею стежити і регулювати в залежності від своїх потреб. Тому всі біосистеми, штучно створені людиною або ступінь її впливу, на які істотна, дуже мізерні у видовому плані. А їхня стійкість і здатність до самовідновлення та саморегулювання прагне нуля.

З появою перших живих організмів вони почали змінювати умови існування на Землі під свої потреби. З появою людини вже вона стала змінювати біосферу планети так, щоб її життя було максимально комфортним. Саме комфортною, бо про виживання чи збереження життя не йдеться. Наслідуючи логіку, має з'явитися щось, що змінюватиме у своїх цілях вже саму людину. Цікаво, що це буде?

Відео — Біосфера та ноосфера

5. Агроекосистеми. Порівняння із природними екосистемами.

6. Основні види антропогенних впливів на біосферу. Їхнє посилення у другій половині 20 ст.

7. Природні небезпеки. Їхній вплив на екосистеми.

8. Сучасні екологічні проблеми та їх значимість.

9. Забруднення довкілля. Класифікація.

11. Парниковий ефект. Екологічні функції озону. Реакція руйнування озону.

12. Змоги. Реакція фотохімічного смогу.

13. Кислотні опади. Їхня дія на екосистеми.

14. Клімат. Сучасні кліматичні моделі.

16. Антропогенний вплив на підземні води.

17. Екологічні наслідки забруднення водойм.

19. Екологічне та гігієнічне нормування якості навколишнього середовища.

20. Санітарно - гігієнічні нормативи якості довкілля. Ефект сумації.

21. Пду фізичних впливів: радіації, шуму, вібрації, емі.

22. Нормування хімічних речовин у продуктах харчування.

23. Виробничо-господарські та комплексні нормативи якості довкілля. Пдв, пдс, пдн, сзз. Екологічна ємність території.

24. Деякі недоліки системи нормованих показників. Деякі недоліки системи екологічного нормування.

25. Екологічний моніторинг. Види (за масштабами, об'єктами, методами спостережень), завдання моніторингу.

26. Гсмос, егсем та їх завдання.

27. Екотоксикологічний моніторинг. Токсиканти. Механізм їхнього впливу на організм.

28. Токсична дія деяких неорганічних супероксикантів.

29. Токсична дія деяких органічних супероксикантів.

30. Біотестування, біоіндикація та біоакумуляція в системі екологічного моніторингу.

Перспективи використання біоіндикаторів.

31. Ризик. Класифікація та загальна характеристика ризиків.

Ризик. Загальні показники ризиків.

Види ризиків.

32. Чинники екологічного ризику. Ситуація у Пермському краї, у Росії.

33. Концепція нульового ризику. Прийнятний ризик. Сприйняття ризику різними категоріями громадян.

34. Оцінка екологічного ризику для техногенних систем, стихійних лих, природних екосистем. Етапи оцінки ризику.

35. Аналіз, управління екологічним ризиком.

36. Екологічний ризик здоров'ю людини.

37. Основні напрямки інженерного захисту від техногенних впливів. Роль біотехнологій захисту опс.

38. Основні засади створення ресурсозберігаючих виробництв.

39. Захист атмосфери від техногенних дій. Очищення газових викидів від аерозолів.

40. Очищення газових викидів від газоподібних та пароподібних домішок.

41. Очищення стічних вод від нерозчинних та розчинних домішок.

42. Знешкодження та утилізація твердих відходів.

2. Природне середовище як система. Атмосфера, гідросфера, літосфера. Склад, що у біосфері.

Під системою розуміється якась мислима чи реальна сукупність елементів із зв'язками з-поміж них.

Природне середовище- Це системне ціле, що складається з різних функціонально пов'язаних і ієрархічно підпорядкованих екосистем, об'єднаних в біосферу. У рамках цієї системи відбувається глобальний обмін речовиною та енергією між усіма її складовими. Цей обмін реалізується шляхом зміни фізичних та хімічних властивостей атмосфери, гідросфери, літосфери. Будь-яка екосистема заснована на єдності живої та неживої речовини, що проявляється у використанні елементів неживої природи, з яких завдяки сонячній енергії синтезуються органічні речовини. Одночасно з процесом їх створення відбувається процес споживання та розкладання на вихідні неорганічні сполуки, що забезпечує зовнішній та внутрішній кругообіг речовин та енергії. Цей механізм діє у всіх основних складових біосфери, що є основною умовою сталого розвитку будь-якої екосистеми. Природне середовище як система розвивається завдяки цій взаємодії, тому ізольований розвиток складових природного середовища неможливий. Але різні компоненти природного середовища мають відмінні, тільки їм властиві особливості, що дозволяє їх виділити і досліджувати окремо.

атмосфера.

Це газова оболонка Землі, що складається із суміші різних газів, пар та пилу. Вона має чітко виражену шарувату будову. Найближчий шар до Землі називається тропосферою (висота від 8 до 18 км). Далі на висоті до 40 км розташований шар стратосфери, а на висоті понад 50 км – мезосфера, вище за яку розташована термосфера, яка не має певної верхньої межі.

Склад атмосфери Землі: азот 78%, кисень 21%, аргон 0, 9%, пари води 0,2 – 2,6%, діоксид вуглецю 0,034%, неон, гелій, оксиди азоту, озон, криптон, метан, водень.

Екологічні функції атмосфери:

Захисна функція (від метеоритів, космічних випромінювань).

Терморегулююча (в атмосфері є вуглекислий газ, вода, що підвищує температуру атмосфери). Середня температура на землі 15 градусів, якби не було вуглекислого газу та води, то температура на землі була б на 30 градусів нижчою.

В атмосфері формується погода та клімат.

Атмосфера є довкіллям, т.к. вона має життєзабезпечуючі функції.

атмосфера слабо поглинає слабку короткохвильову радіацію, але затримує довгохвильове (ІЧ) теплове випромінювання земної поверхні, що зменшує тепловіддачу Землі та підвищує її температуру;

Атмосфера має ряд властивих лише їй особливостей: висока рухливість, мінливість складових її компонентів, своєрідність молекулярних реакцій.

Гідросфери.

Це водяна оболонка Землі. Являє собою сукупність океанів, морів, озер, річок, ставків, боліт, підземних вод, льодовиків та водяної пари атмосфери.

Роль води:

є складовою живих організмів; живі організми що неспроможні тривалий час обходитися без води;

впливає на склад у приземному шарі атмосфери – постачає до неї кисень, регулює вміст вуглекислого газу;

впливає на клімат: вода має високу теплоємність, тому, нагріваючись за день, вночі остигає повільніше, що робить клімат м'якшим і вологішим;

у воді протікають хімічні реакції, які забезпечують хімічне очищення біосфери та виробництво біомаси;

кругообіг води пов'язує докупи всі частини біосфери, утворюючи замкнуту систему. В результаті нього відбувається накопичення, очищення та перерозподіл планетарного запасу води;

вода, що випаровується з поверхні землі, утворює атмосферні води у вигляді водяної пари (парниковий газ).

Літосфери.

Це верхня тверда оболонка Землі, включає земну кору і верхню мантію Землі. Потужність літосфери від 5 до 200 км. Літосфера характеризується площею, рельєфом, ґрунтовим покривом, рослинністю, надрами та простором для розміщення господарської діяльності людини.

Літосфера складається з двох частин: материнської породи та ґрунтового покриву. Ґрунтовий покрив має унікальну властивість - родючість, тобто. здатністю забезпечувати харчування рослин та його біологічну продуктивність. Це визначає незамінність ґрунту в сільськогосподарському виробництві. Ґрунтовий покрив Землі є складним середовищем, що містить тверді (мінеральні), рідкі (ґрунтова волога) та газоподібні компоненти.

Біохімічні процеси у грунті визначають її здатність до самоочищення, тобто. здатність перетворювати складні органічні речовини на прості - неорганічні. Самоочищення ґрунту ефективніше відбувається в аеробних умовах. При цьому розрізняють два етапи: 1. Розпад органічних речовин (мінералізація). 2. Синтез гумусу (гуміфікація).

Роль ґрунту:

основа всіх наземних та прісноводних екосистем (як природних, так і техногенних).

Ґрунт – основа харчування рослин забезпечує біологічну продуктивність, тобто це основа виробництва продуктів харчування для людини та інших біонтів.

Ґрунт акумулює органічну речовину та різні хімічні елементи та енергію.

Кругообіги не можливі без ґрунту – вона регулює всі потоки речовини у біосфері.

Грунт регулює склад атмосфери та гідросфери.

Грунт – це біологічний поглинач, руйнівник та нейтралізатор різних забруднень. У ґрунті міститься половина всіх відомих мікроорганізмів. При руйнуванні грунту функціонування, що склалося в біосфері, незворотно порушується, тобто роль грунту колосальна. Оскільки ґрунт став об'єктом промислової діяльності, то це породило значну зміну стану земельних ресурсів. Ці зміни не завжди позитивні.

Розберемо докладніше складові біосфери.

Земна кора - це перетворена під час геологічного часу тверда оболонка, що становить верхню частину літосфери Землі. Цілий ряд мінералів земної кори (вапняки, крейда, фосфорити, нафта, вугілля та ін.) виникли з тканин загиблих організмів. Парадоксальний факт, що порівняно невеликі живі організми змогли викликати явища геологічного масштабу, що пояснюється їхньою високою здатністю до розмноження. Наприклад, холерний віріон за сприятливих умов може створити масу речовини, що дорівнює масі земної кори всього за 1,75 діб! Можна припустити, що у біосферах колишніх епох колосальні маси живої речовини переміщалися планетою, створюючи внаслідок загибелі запаси нафти, вугілля тощо.

Біосфера існує, використовуючи багаторазово одні й самі атоми. При цьому частку 10 елементів, розташованих у першій половині періодичної системи (кисень – 29,5%, натрій, магній – 12,7%, алюміній, кремній – 15,2%, сірка, калій, кальцій, залізо – 34,6% %) припадає 99% всієї маси нашої планети (маса Землі – 5976*10 21 кг), а 1% частку інших елементів . Проте значення цих елементів дуже велике – вони відіграють істотну роль живому речовині.

В.І. Вернадський розділив всі елементи біосфери на 6 груп, кожна з яких виконує певні функції у житті біосфери. Перша група – інертні гази (гелій, криптон, неон, аргон, ксенон). Друга група – благородні метали (Рутен, паладій, платина, осмій, іридій, золото). У земній корі елементи цих груп хімічно малоактивні, їхня маса незначна (4,4*10 -4 % від маси земної кори), а що у освіті живого речовини слабо вивчено. Третя група – лантаноїди (14 хімічних елементів – металів) становлять 0,02% від маси земної кори та їх роль у біосфері не вивчена. Четверта група – радіоактивні елементи є основним джерелом утворення внутрішнього тепла Землі та впливають на зростання живих організмів (0,0015% маси земної кори). Деякі елементи п'ятої групи – розсіяні елементи (0,027% земної кори) – відіграють істотну роль життя організмів (наприклад, йод і бром). Найбільшу шосту групу складають циклічні елементи , які, пройшовши низку перетворень у геохімічних процесах, повертаються до вихідних хімічних станів. До цієї групи належать 13 легких елементів (водень, вуглець, азот, кисень, натрій, магній, алюміній, кремній, фосфор, сірка, хлор, калій, кальцій) та один важкий елемент (залізо).

Біота – це сукупність всіх видів рослин, тварин та мікроорганізмів. Біота є активною частиною біосфери, що визначає всі найважливіші хімічні реакції, у яких створюються основні гази біосфери (кисень, азот, окис вуглецю, метан) та встановлюються між ними кількісні співвідношення. Біота безперервно утворює біогенні мінерали та підтримує постійний хімічний склад океанічних вод. Її маса становить трохи більше 0,01% від маси всієї біосфери обмежується кількістю вуглецю в біосфері. Основну біомасу складають зелені рослини суші – близько 97%, а біомаса тварин та мікроорганізмів – 3%.

Біота переважно складається з циклічних елементів. Особливо велика роль таких елементів, як вуглець, азот і водень, відсотковий вміст яких у біоті вище, ніж у земній корі (вуглецю у 60 разів, азоту та водню у 10 разів). На малюнку наведено схему замкнутого вуглецевого циклу. Тільки завдяки кругообігу основних елементів у таких циклах (насамперед вуглецю) можливе існування життя Землі.

Забруднення літосфери. Життя, біосфера і найважливіша ланка і її механізмі – грунтовий покрив, звично званий землею, – становлять унікальність нашої планети у всесвіті. І на еволюції біосфери, у явищах життя Землі значення грунтового покрову (суші, мілководій і шельфу) як особливої ​​планетарної оболонки незмінно зросло.

Ґрунтовий покрив – найважливіша природна освіта. Його роль життя суспільства визначається тим, що грунт є основним джерелом продовольства, що забезпечує 95-97% продовольчих ресурсів для населення планети. Особлива властивість ґрунтового покриву – його родючість , під яким розуміється сукупність властивостей ґрунту, що забезпечують урожай сільськогосподарських культур. Природна родючість ґрунту пов'язана із запасом поживних речовин у ньому та його водним, повітряним та тепловим режимами. Ґрунт забезпечує потребу рослин у водному та азотному харчуванні, будучи найважливішим агентом їх фотосинтетичної діяльності. Родючість грунту залежить також від величини акумульованої в ній сонячної енергії. Ґрунтовий покрив належить до саморегулюючої біологічної системи, що є найважливішою частиною біосфери загалом. Живі організми, рослини та тварини, що населяють Землю, фіксують сонячну енергію у формі фіто- або зоомаси. Продуктивність наземних екосистем залежить від теплового та водного балансів земної поверхні, що визначає різноманіття форм обміну енергією та речовиною у межах географічної оболонки планети.

Особливу увагу слід приділити земельним ресурсам. Площа земельних ресурсів світу становить 149 млн. км2, або 86,5% площі суші. Рілля та багаторічні насадження у складі сільськогосподарських угідь нині займають близько 15 млн. км 2 (10% суші), сіножаті та пасовища – 37.4 млн. км 2 (25%) . Загальна площа орнопридатних земель оцінюється різними дослідниками по-різному: від 25 до 32 млн. км2. Земельні ресурси планети дозволяють забезпечити продуктами харчування більше населення, ніж є в даний час і буде в найближчому майбутньому. Водночас у зв'язку зі зростанням населення, особливо в країнах, що розвиваються, кількість ріллі на душу населення скорочується. Ще 10-15 років тому душевна забезпеченість ріллі населення Землі становила 0,45-0,5 га, нині вона становить вже 0,35-37 га.

Всі придатні для споживання речовинні складові літосфери, що використовуються в господарстві як сировина або джерела енергії, називаються мінеральними ресурсами . Мінеральна сировина може бути рудним , якщо з нього витягуються метали, та нерудним , якщо з нього витягуються неметалеві компоненти (фосфор тощо) або використовуються як будівельні матеріали.

Якщо ж мінеральне багатство використовується як паливо (вугілля, нафта, газ, горючі сланці, торф, деревина, атомна енергія) і одночасно як джерело енергії в двигунах для отримання пари та електрики, то їх називають паливно-енергетичними ресурсами .

Гідросфера . Вода займає переважну частину біосфери Землі (71% земної поверхні) і становить близько 4% земної кори. Її середня потужність дорівнює 3,8 км, середня глибина – 3554м, площа: 1350 млн. км2 – океани, 35 млн. км2 – прісні води.

На масу океанічної води припадає 97% маси всієї гідросфери (2*1021 кг). Роль океану у житті біосфери величезна: у ньому протікають основні хімічні реакції, що зумовлюють виробництво біомаси та хімічне очищення біосфери. Так, за 40 днів поверхневий п'ятисотметровий шар води в океані проходить через фільтраційний апарат планктону, отже (з урахуванням перемішування) протягом року вся океанічна вода океану піддається очищенню. Усі складові гідросфери (водяні пари атмосфери, води морів, річок, озер, льодовиків, боліт, підземні води) перебувають у безперервному русі та оновленні.

Вода – основа біоти (жива речовина на 70% складається з води) та її значення у житті біосфери є визначальним. Можна назвати такі найважливіші функції води, як:

1. виробництво біомаси;

2. хімічне очищення біосфери;

3. забезпечення вуглецевого баланса;

4. Стабілізація клімату (вода виконує роль буфера в теплових процесах на планеті).

Велике значення світового океану у тому, що він продукує своїм фітопланктоном майже половину кисню атмосфери, тобто. є свого роду "легкими" планети. При цьому рослини та мікроорганізми океану в процесі фотосинтезу засвоюють щорічно значно більшу частину вуглекислого газу, ніж поглинають рослини на суші.

Живі організми океану – гідробіонати - Поділяються на три основні екологічні групи: планктон, нектон і бентос. Планктон - Сукупність пасивно плаваючих і перенесених морськими течіями рослин (фітопланктон), живих організмів (зоопланктон) і бактерій (бактеріопланктон). Нектон - Це група активно плаваючих живих організмів, що переміщуються на значні відстані (риби, китоподібні, тюлені, морські змії та черепахи, восьминоги кальмари та ін). Бентос - Це організми, що живуть на морському дні: сидячі (корали, водорості, губки); риючі (хробаки, молюски); повзаючі (ракоподібні, голкошкірі); вільно плавають біля самого дна. Найбільш багаті бентосом прибережні райони океанів та морів.

Світовий океан – джерело великих мінеральних ресурсів. Вже зараз із нього видобувається нафта, газ, 90% брому, 60% магнію, 30% кухонної солі тощо. В океані є великі запаси золота, платини, фосфоритів, оксидів заліза та марганцю, інших мінералів. Рівень видобутку з корисними копалинами у океані постійно зростає.

Забруднення гідросфери. У багатьох регіонах світу стан водойм викликає велику тривогу. Забруднення водних ресурсів небезпідставно розглядається зараз як найсерйозніша загроза довкіллю. Річкова мережа практично функціонує як природна каналізаційна система сучасної цивілізації.

Найбільш забрудненими виявляються внутрішні моря. Вони мають довшу берегову лінію і тому більше схильні до забруднень. Накопичений досвід боротьби за чистоту морів свідчить про те, що це незрівнянно складніше завдання, ніж охорона річок та озер.

Процеси забруднення вод зумовлені різними чинниками. Основні з них: 1) скидання у водоймища неочищених стічних вод; 2) змив отрутохімікатів зливами; 3) газодимові викиди; 4) витік нафти та нафтопродуктів.

Найбільшу шкоду водойм завдає випуск у них неочищених стічних вод – промислових, комунально-побутових, колекторно-дренажних та ін. Промислові стічні води забруднюють екосистеми різними компонентами залежно від специфіки галузей промисловості.

Рівень забруднення російських морів (крім Білого моря), за даними Державної доповіді «Про стан довкілля Російської Федерації», 1998р. перевищував ГДК за вмістом вуглеводнів, важких металів, ртуть; поверхнево активних речовин (ПАР) в середньому в 3-5 разів.

Попадання забруднень на дно океану серйозно впливає на характер біохімічних процесів. У зв'язку з цим набуває особливого значення оцінка екологічної безпеки при планованому видобутку корисних копалин з дна океану, насамперед залізно-марганцевих конкрецій, що містять марганець, мідь, кобальт та інші цінні метали. У процесі згрібання дна на тривалий період буде знищено саму можливість життя на дні океану, а потрапляння на поверхню витягнутих з дна речовин може шкідливо позначитися на повітряній атмосфері регіону.

Величезний обсяг Світового океану свідчить про невичерпність природних ресурсів планети. Крім того, Світовий океан є колектором річкових вод суші, щорічно приймаючи близько 39 тис. км3 води. Забруднення Світового океану, що намітилося, загрожує порушити природний процес вологообороту в його найбільш відповідальній ланці – випаровуванні з поверхні океану.

У Водному Кодексі Російської Федерації поняття « водні ресурси » визначається як «запаси поверхневих та підземних вод, що знаходяться у водних об'єктах, які використовуються або можуть бути використані» . Вода є найважливішим компонентом навколишнього середовища, відновлюваним, обмеженим і вразливим природним ресурсом, використовується і охороняється в Російській Федерації як основа життя та діяльності народів, що проживають на її території, забезпечують економічне, соціальне, екологічне благополуччя населення, існування тваринного та рослинного світу.

Будь-яке водоймище або водне джерело пов'язане з навколишнім його зовнішнім середовищем. На нього впливають умови формування поверхневого або підземного водного стоку, різноманітні природні явища, індустрія, промислове та комунальне будівництво, транспорт, господарська та побутова діяльність людини. Наслідком цих впливів є внесення у водне середовище нових, невластивих їй речовин – забруднювачів, що погіршують якість води. Забруднення, що у водне середовище, класифікують по-різному, залежно від підходів, критеріїв і завдань. Так, зазвичай виділяють хімічне, фізичне та біологічне забруднення. Хімічне забруднення є зміна природних хімічних властивостей води з допомогою збільшення вмісту у ній шкідливих домішок як неорганічної (мінеральні солі, кислоти, луги, глинисті частки), і органічної природи (нафта і нафтопродукти, органічні залишки, поверхнево активні речовини, пестициди) .

Незважаючи на величезні кошти, що витрачаються на будівництво очисних споруд, багато річок, як і раніше, залишаються брудними, особливо на урбанізованих територіях. Процеси забруднення торкнулися навіть Світового океану. І це не здається дивним, тому що всі, хто потрапив у річки полютанти в кінцевому рахунку прямують в океан і досягають його, якщо є важко розкладаються.

Екологічні наслідки забруднення морських екосистем виражаються в наступних процесах та явищах:

порушення стійкості екосистем;

прогресуючий евтрофікації;

поява «червоних припливів»;

накопичення хімічних токсикантів у біоті;

зниження біологічної продуктивності;

виникнення мутагенезу та канцерогенезу в морському середовищі;

мікробіологічне забруднення прибережних районів світу

Захист водної екосистеми складна та дуже важлива проблема. З цією метою передбачаються такі екозахисні заходи:

– розвиток безвідходних та безводних технологій; використання систем оборотного водопостачання;

- Очищення стічних вод (промислових, комунально-побутових та ін);

– закачування стічних вод у глибокі водоносні горизонти;

– очищення та знезараження поверхневих вод, що використовуються для водопостачання та інших цілей.

Головний забруднювач поверхневих вод - стічні води, тому розробка та впровадження ефективних методів очищення стічних вод є дуже актуальним та екологічно важливим завданням. Найбільш дієвим способом захисту поверхневих вод від забруднення їх стічними водами є розробка та впровадження безводної та безвідходної технології виробництва, початковим етапом якої є створення оборотного водопостачання.

При організації системи оборотного водопостачання до неї включають ряд очисних споруд та установок, що дозволяє створити замкнутий цикл використання виробничих та побутових стічних вод. При такому способі водопідготовки стічні води постійно перебувають у обороті і потрапляння їх у поверхневі водоймища повністю виключено.

З огляду на величезного різноманіття складу стічних вод існують різні способи їх очищення: механічний, фізико-хімічний, хімічний, біологічний та ін. У процесі очищення передбачають обробку осаду (або надмірної біомаси) та знезараження стічних вод перед скиданням їх у водойму.

В останні роки активно розробляються нові ефективні методи, що сприяють екологічності процесів очищення стічних вод.

– електрохімічні методи, засновані на процесах анодного окиснення та катодного відновлення, електрокоагуляції та електрофлотації;

– мембранні процеси очищення (ультрафільтри, електродіаліз та інші);

- Магнітна обробка, що дозволяє поліпшити флотацію зважених частинок;

– радіаційне очищення води, що дозволяє у найкоротші терміни піддавати забруднюючі речовини окиснення, коагуляції та розкладання;

– озонування, при якому у стічних водах не утворюється речовин, що негативно впливають на природні біохімічні процеси;

- Впровадження нових селективних типів для вибіркового виділення корисних компонентів зі стічних вод з метою вторинного використання та інші.

Відомо, що роль у зараженні водних об'єктів грають пестициди та добрива, що змиваються поверхневим стоком із сільськогосподарських угідь. Для запобігання попаданню забруднюючих стоків у водойми необхідний комплекс заходів, що включають:

дотримання норм та строків внесення добрив та отрутохімікатів;

осередкову та стрічкову обробку пестицидами замість суцільної;

внесення добрив як гранул і наскільки можна разом із поливною водою;

заміну отрутохімікатів біологічними способами захисту рослин

Заходи з охорони вод та морів та Світового океану полягають у усуненні причин погіршення якості та забруднення вод. Особливі заходи щодо запобігання забруднення морської води слід передбачати при розвідці та освоєнні нафтових та газових родовищ на материкових шельфах. Необхідно запровадити заборону на поховання токсичних речовин в океані, зберігати мораторій на випробування ядерної зброї.

Атмосфера -Повітряне середовище навколо Землі, її маса близько 5,15 * 10 18 кг. Вона має шарувату будову і складається з кількох сфер, між якими розташовуються перехідні шари – паузи. У сферах змінюється кількість повітря та температура.

Залежно від розподілу температури атмосферу поділяють на:

– тропосферу (Протяжність її за висотою в середніх широтах становить 10-12 км над рівнем моря, на полюсах - 7-10, над екватором - 16-18 км, тут зосереджено більше 4/5 маси земної атмосфери; через нерівномірність нагрівання земної поверхні в тропосфері утворюються потужні вертикальні струми повітря, відзначаються нестійкість температури, відносної вологості, тиску, температура повітря в тропосфері по висоті зменшується на 0,6 о С на кожні 100 м і коливається від +40 до -50 о С);

– стратосферу (має протяжність близько 40 км, повітря в ній розріджене, вологість невисока, температура повітря від -50 до 0 про С на висотах близько 50 км; у стратосфері під впливом космічного випромінювання та короткохвильової частини ультрафіолетового випромінювання сонця молекули повітря іонізуються, внаслідок чого утворюється озоновий шар, що знаходиться на висоті 25-40 км);

– мезосферу (Від 0 до -90 про З на висотах 50-55 км);

– термосферу (Для неї характерне безперервне підвищення температури зі збільшенням висоти – на висоті 200км 500 про З, а на висоті 500-600 км перевищує 1500 про З; у термосфері гази дуже розріджені, їх молекули рухаються з великою швидкістю, але рідко стикаються між собою і тому не можуть викликати навіть невеликого нагрівання тіла, що знаходиться тут);

– екзосферу (Від кількох сотень км).

Нерівномірність нагрівання сприяє загальній циркуляції атмосфери, що впливає на погоду та клімат Землі.

Газовий склад атмосфери наступний: азот (79,09%), кисень (20,95%), аргон (0,93%), вуглекислий газ (0,03%) та незначна кількість інертних газів (гелій, неон, криптон, ксенон) ), аміаку, метану, водню та ін. У нижніх шарах атмосфери (20 км) міститься водяна пара, кількість якої з висотою швидко зменшується. На висоті 110-120 км кисень майже весь стає атомарним. Передбачається, що вище 400-500 км. і азот знаходиться в атомарному стані. Киснево-азотний склад зберігається приблизно до висоти 400-600 км. Шар озону, що оберігає живі організми від шкідливого короткохвильового випромінювання, розташований на висоті 20-25 км. Понад 100 км зростає частка легких газів, і дуже великих висотах переважають гелій і водень; частина молекул газів розпадаються на атоми та іони, утворюючи іоносферу . Тиск та щільність повітря з висотою зменшуються.

Забруднення атмосфери. Атмосфера має величезний вплив на біологічні процеси на суші та у водоймах. Кисень, що міститься в ній, використовується в процесі дихання організмів і при мінералізації органічної речовини, вуглекислий газ витрачається в ході фотосинтезу автотрофними рослинами, озон знижує шкідливе для організмів ультрафіолетове випромінювання сонця. Крім того, атмосфера сприяє збереженню тепла Землі, регулює клімат, сприймає газоподібні продукти обміну речовин, переносить водяну пару по планеті тощо. Без атмосфери неможливе існування скільки-небудь складних організмів. Тому питання запобігання забруднення атмосфери завжди були і залишаються актуальними.

Для оцінки складу та забруднення атмосфери використовується поняття концентрації (С, мг/м3).

Чисте природне повітря має наступний склад (% об): азот 78,8 %; кисень 20,95%; аргон 0,93%; 2 0,03%; інші гази 0,01%. Вважається, що такому складу має відповідати повітря на висоті 1м над поверхнею океану далеко від берегів.

Як і для інших складових біосфери, для атмосфери існують два основні джерела забруднення: природний і антропогенний (штучний). Вся класифікація джерел забруднення може бути представлена ​​за наведеною структурною схемою: промисловість, транспорт, енергетика – основні джерела забруднення повітряного басейну. За характером на біосферу забруднювачі атмосфери можна розділити на 3 группы:1) які впливають глобальне потепління клімату; 2) руйнують біоту; 3) руйнують озоновий шар.

Відзначимо короткі характеристики деяких забруднювачів атмосфери.

До забруднювачів першої групи слід віднести СО 2, закис азоту, метан, фреони. У створення « парникового ефекту » головний внесок вносить вуглекислий газ, концентрація якого щорічно зростає на 0,4% (детальніше про парниковий ефект розглядається в розділі 3.3). Порівняно з серединою XIX століття вміст СО 2 збільшився на 25%, закису азоту на 19%.

Фреони – хімічні сполуки, невластиві атмосфері, що використовуються як холодоагенти – повинні на 25% у створенні парникового ефекту у 90-ті роки. Розрахунки показують, що, попри Монреальське угоду 1987г. про обмеження використання фреонів, до 2040р. концентрація основних фреонів істотно зросте (хлорфторвуглецю з 11 на 77%, хлорфторвуглецю – з 12 на 66%), що призведе до посилення парникового ефекту на 20%. Зростання вмісту метану в атмосфері сталося незначним, проте питомий внесок цього газу приблизно в 25 разів вищий, ніж вуглекислого газу. Якщо не припинити надходження в атмосферу парникових газів, середньорічні температури на Землі до кінця XXI століття піднімуться в середньому на 2,5-5°С. Необхідно: скоротити спалювання вуглеводневого палива та зведення лісів. Останнє небезпечно, крім того, що призведе до збільшення вуглецю в атмосфері, також викликає зниження асимілюючої здатності біосфери.

До забруднювачів другої групи слід віднести двоокис сірки, зважені тверді частки, озон, окис вуглецю, окис азоту, вуглеводні. З цих речовин у газоподібному стані найбільшої шкоди біосфері завдають двоокис сірки та оксиди азоту, які у процесі хімічних реакцій перетворюються на дрібні кристали солей сірчаної та азотної кислоти. Найбільш гострою є проблема забруднення атмосфери сірковмісними речовинами. Діоксид сірки надає шкідливу дію на рослини. Вступаючи всередину листа при диханні, SO 2 пригнічує життєдіяльність клітин. При цьому листя рослин спочатку покривається бурими плямами, а потім засихає.

Діоксид сірки та інші її сполуки подразнюють слизову оболонку очей та дихальні шляхи. Тривала дія малих концентрацій SO 2 веде до виникнення хронічного гастриту, гепатопатії, бронхіту, ларингіту та інших хвороб. Є відомості про зв'язок між вмістом SO 2 у повітрі та рівнем смертності від раку легенів.

В атмосфері SO2 окислюється до SO3. Окислення відбувається каталітично під впливом слідів металів, переважно марганцю. Крім того, газоподібний та розчинений у воді SO 2 може окислюватися озоном або пероксидом водню. З'єднуючись з водою, SO 3 утворює сірчану кислоту, яка з металами, що є в атмосфері, утворює сульфати. Біологічна дія кислих сульфатів при рівні концентрацій більш виражена в порівнянні з SO 2 . Діоксид сірки існує в атмосфері від декількох годин до декількох днів, залежно від вологості та інших умов.

Взагалі аерозолі солей і кислот проникають у чутливі тканини легень, спустошують ліси та озера, знижують урожай, руйнують будівлі, архітектурні та археологічні пам'ятки. Виважені тверді частинки становлять небезпеку здоров'ю населення, що перевершує небезпека кислотних аерозолів. Здебільшого це небезпека великих міст. Особливо шкідливі тверді речовини містяться у вихлопних газах дизелів та двотактних бензинових двигунів. Більшість твердих частинок у повітрі промислового походження у розвинених країнах успішно вловлюються усілякими технічними засобами.

Озон в приземному шарі з'являється в результаті взаємодії вуглеводнів, що утворюються при неповному згорянні палива в автомобільних двигунах і виділяються при багатьох виробничих процесах, з оксидами азоту. Це один із найбільш небезпечних забруднювачів, що вражають органи дихання. Він найінтенсивніший у спеку.

Окис вуглецю, оксиди азоту та вуглеводні в основному надходять в атмосферу з вихлопними газами автомобілів. Всі перелічені хімічні сполуки надають руйнівну дію на екосистеми при концентраціях навіть нижчих, ніж допустимі для людини, а саме: закисляють водні басейни, вбиваючи в них живі організми, гублять ліси, знижують урожаї сільськогосподарських культур (особливо небезпечний озон). Дослідження в США показали, що сучасні концентрації озону знижують урожай сорго та кукурудзи на 1%, бавовни та соєвих бобів – на 7%, люцерни – більш ніж на 30%.

Із забруднювачів, що руйнують стратосферний озоновий шар, слід відзначити фреони, азотні сполуки, вихлопи надзвукових літаків і ракет.

Основним джерелом хлору в атмосфері вважаються фторхлорвуглеводні, що широко використовуються як холодильні агенти. Вони використовуються не тільки в холодильних установках, а й у численних побутових аерозольних балонах із фарбами, лаками, інсектицидами. Молекули фреонів відрізняються стійкістю і здатні практично без змін переноситися з атмосферними масами на великі відстані. На висотах 15-25 км (зона максимального вмісту озону) вони піддаються впливу ультрафіолетових променів і розпадаються з утворенням атомарного хлору.

Встановлено, що за останнє десятиліття втрати озонового шару склали 12–15% у полярних та 4–8% у середніх широтах. У 1992 року було встановлено приголомшливі результати: на широті Москви виявлено ділянки із втратою озонового шару до 45%. Вже зараз через посилення ультрафіолетової інсоляції спостерігається зниження врожаїв в Австралії та Новій Зеландії, збільшення захворювань на рак шкіри.

Техногенні речовини біосфери, що шкідливо впливають на біоту, класифікуються наступним чином (наводиться загальна класифікація, справедлива не тільки для газоподібних речовин). За ступенем небезпеки всі шкідливі речовини поділені на чотири класи (табл.2):

I – надзвичайно небезпечні речовини;

II – високо небезпечні речовини;

III – помірковано небезпечні речовини;

IV – малонебезпечні речовини.

Віднесення шкідливої ​​речовини до класу небезпеки виробляють за показником, значення якого відповідає найвищому класу небезпеки.

Тут: А) – концентрація, яка при щоденній (крім вихідних днів) роботі протягом 8 год, або іншої тривалості, але не більше 41 год на тиждень, протягом усього робочого стажу не може викликати захворювань або відхилень у стані здоров'я, які виявляються сучасними методами досліджень у процесі роботи або у віддалені терміни життя сьогодення та наступного поколінь;

Б) - доза речовини, що викликає загибель 50% тварин при одноразовому введенні у шлунок;

В) – доза речовини, що спричиняє загибель 50% тварин при одноразовому нанесенні на шкіру;

Г) – концентрація речовини у повітрі, що викликає загибель 50% тварин при 2-4 годинному інгаляційному впливі;

Д) - відношення максимально допустимої концентрації шкідливої ​​речовини в повітрі при 20 про С до середньої смертельної концентрації для мишей;

Е) – відношення середньої смертельної концентрації шкідливої ​​речовини до мінімальної (порогової) концентрації, що викликає зміну біологічних показників на рівні цілісного організму, що виходять за межі пристосувальних фізіологічних реакцій;

Ж) - Відношення мінімальної (порогової) концентрації, що викликає зміну біологічних показників на рівні цілісного організму, що виходять за межі пристосувальних фізіологічних реакцій, до мінімальної (порогової) концентрації, що викликає шкідливу дію в хронічному експерименті по 4 год, 5 разів на тиждень протягом не менше 4 -Х місяців.

Таблиця 2 Класифікація шкідливих речовин

Показник	Норма для класу небезпеки
(А) Гранично допустима концентрація (ГДК) шкідливих речовин у повітрі робочої зони, мг/м 3
(Б) Середня смертельна доза при введенні у шлунок (ССДЖ), мг/кг				понад 5000
(В) Середня смертельна доза при нанесенні на шкіру (ССДК), мг/кг				більше 2500
(Г) Середня смертельна концентрація у повітрі (ССКВ), мг/м 3				більше 50000
(Д) Коефіцієнт можливості інгаляційного отруєння (КВІО)
(Е) Зона гострої дії (ЗОД)
(Ж) Зона хронічної дії (ЗХД)	більше 10,0

Небезпека речовин, що забруднюють атмосферу для здоров'я людини, залежить не тільки від їх утримання в повітрі, а й від класу небезпеки. Для порівняльної оцінки атмосфери міст, районів з урахуванням класу небезпеки забруднюючих речовин використається індекс забруднення атмосфери.

Одиничний та комплексний індекси забруднення атмосфери можуть розраховуватися для різних часових інтервалів – за місяць, рік. При цьому в розрахунках використовуються середньомісячна та середньорічна концентрація забруднюючих речовин.

Для тих забруднюючих речовин, для яких не встановлено ГДК ( гранично допустима концентрація ), встановлюється орієнтовно безпечні рівні впливу (Взуття) . Як правило, це пояснюється тим, що не накопичено досвіду їх застосування, достатнього для судження про віддалені наслідки впливу їх на населення. Якщо в технологічних процесах виділяється та надходить у повітряне середовище речовини, на які немає затверджених ГДК або ВЗУТ, підприємства зобов'язані звертатися до територіальних органів Мінприроди для встановлення тимчасових нормативів. Крім того, для деяких речовин, що забруднюють повітря час від часу, встановлені тільки разові ГДК (наприклад, для формаліну).

Для деяких важких металів нормуються не тільки середньодобове утримання в атмосферному повітрі (ГДК сс), а й гранично допустима концентрація при разових вимірах (ГДК рз) у повітрі робочої зони (наприклад, для свинцю – ГДК сс =0,0003мг/м 3 , а ГДК рз = 0,01 мг/м 3) .

Нормуються також допустимі концентрації пилів та пестицидів в атмосферному повітрі. Так, для пилів, що містять діоксид кремнію, ГДК залежить від вмісту в ній вільної SiO 2 при зміні вмісту SiO 2 від 70% до 10% ГДК змінюється від 1 мг/м 3 до 4,0 мг/м 3 .

Деякі речовини мають односпрямовану шкідливу дію, яка називається ефектом суммації (наприклад, ацетон, акролеїн, фталевий ангідрид – 1 група).

Антропогенні забруднення атмосфери можна характеризувати за тривалістю присутності в атмосфері, за швидкістю зростання їх змісту, за масштабом впливу, характером впливу.

Тривалість присутності тих самих речовин різна в тропосфері і стратосфері. Так, CO 2 присутній у тропосфері 4 роки, а в стратосфері – 2 роки, озон – 30-40 діб у тропосфері, і 2 роки у стратосфері, а окис азоту – 150 років (і там, і там).

Різна швидкість накопичення забруднень у атмосфері (ймовірно, що з утилізаційної здатністю біосфери). Так вміст CO 2 зростає по 0,4% на рік, а оксидів азоту – по 0,2% на рік.

Основні засади гігієнічного нормування атмосферних забруднювачів.

В основі гігієнічного нормування атмосферних забруднень лежать такі критерії шкідливості атмосферних забруднень :

1. Допустимою може бути визнана тільки така концентрація тієї чи іншої речовини в атмосферному повітрі, яка не чинить на людину прямої або непрямої шкідливої ​​та неприємної дії, не знижує її працездатності, не впливає на самопочуття та настрій.

2. Звикання до шкідливих речовин має розглядатися як несприятливий момент і доказ неприпустимості концентрації, що вивчається.

3. Неприпустимі такі концентрації шкідливих речовин, які несприятливо впливають на рослинність, клімат місцевості, прозорість атмосфери та побутові умови життя населення.

Вирішення питання про допустимий вміст атмосферних забруднень ґрунтується на уявленні про наявність порогів у дії забруднень.

При науковому обґрунтуванні ГДК шкідливі речовини в атмосферному повітрі використовують принцип лімітуючого показника (нормування за найбільш чутливим показником). Так, якщо запах, що відчувається при концентраціях, що не надають шкідливого впливу на організм людини та зовнішнє середовище, нормування здійснюють з урахуванням порога нюху. Якщо речовина надає на навколишнє середовище шкідливу дію у менших концентраціях, то при гігієнічному нормуванні враховують поріг дії цієї речовини на зовнішнє середовище.

Для речовин, що забруднюють атмосферне повітря, у Росії встановлено два нормативи: разова та середньодобова ГДК.

Максимальна разова ГДК встановлюється для попередження рефлекторних реакцій у людини (відчуття запаху, зміна біоелектричної активності мозку, світлової чутливості очей та ін.) при короткочасному (до 20 хвилин) впливі атмосферних забруднень, а середньодобова – з метою попередження їх резорб, канцерогенного та ін.) впливів.

Таким чином, всі складові біосфери зазнають колосального техногенного впливу людини. В даний час є всі підстави говорити про техносферу як про «сферу нерозумності».

Запитання для самоконтролю

1. Групова класифікація елементів біосфери В.І. Вернадського.

2. Якими факторами визначається родючість ґрунту?

3. Що таке «гідросфера»? Розподіл та роль води у природі.

4. У яких формах присутні шкідливі домішки у стічних водах, і як це відбивається на виборі способів очищення стічних вод?

5. Відмінні риси різних шарів атмосфери.

6. Поняття шкідливої ​​речовини. Класи небезпеки шкідливих речовин.

7. Що таке ГДК? Одиниці вимірювання ГДК у повітрі та у воді. Де контролюються ГДК шкідливих речовин?

8. Яким чином підрозділяються джерела виділення та викидів шкідливих речовин в атмосферу?

3.3 Кругообіг речовин у біосфері . Біосферний цикл вуглецю. Парниковий ефект: механізм виникнення та можливі наслідки.

Процеси фотосинтезу органічних речовин продовжуються сотні мільйонів років. Але оскільки Земля кінцеве фізичне тіло, будь-які хімічні елементи також фізично кінцеві. За мільйони років вони повинні, начебто, виявитися вичерпаними. Проте цього немає. Понад те, людина постійно інтенсифікує цей процес, підвищуючи продуктивність створених ним екосистем.

Всі речовини на планеті знаходяться в процесі біохімічного кругообігу речовин. Виділяють 2 основні кругообіги великий або геологічний і малий або хімічний.

Великий кругообіг триває мільйони років. Він у тому, що гірські породи піддаються руйнації, продукти руйнації зносяться потоками води Світовий океан чи частково повертаються на сушу разом із опадами. Процеси опускання материків та підняття морського дна протягом тривалого часу призводять до повернення на сушу цих речовин. І процеси розпочинаються знову.

Малий кругообіг , будучи частиною великого, відбувається на рівні екосистеми і полягає в тому, що поживні речовини ґрунту, вода, вуглець акумулюються в речовині рослин, витрачаються на побудову тіла та життєві процеси. Продукти розпаду ґрунтової мікрофлори знову розкладаються до мінеральних компонентів, доступних рослинам і знову залучаються до потоку речовини.

Кругообіг хімічних речовин з неорганічного середовища через рослини і тварини назад у неорганічне середовище з використанням сонячної енергії хімічної реакцій називається біохімічним циклом .

Складний механізм еволюції Землі визначається хімічним елементом «вуглець». Вуглець – складова частина скельних порід і як діоксиду вуглецю міститься у частині атмосферного повітря. Джерелами СО 2 є вулкани, дихання, лісові пожежі, спалювання палива, промисловість та ін.

Атмосфера інтенсивно обмінюється вуглекислим газом зі світовим океаном, де його у 60 разів більше, ніж у атмосфері, т.к. 2 добре розчиняється у воді (чим нижче температура - тим вище розчинність, тобто його більше в низьких широтах) . Океан діє як гігантський насос: поглинає СО 2 у холодних областях та частково «видує» у тропіках.

Надмірна кількість оксиду вуглецю в океані з'єднується з водою, утворюючи вугільну кислоту. З'єднуючись із кальцієм, калієм, натрієм, утворює стабільні сполуки у вигляді карбонатів, що осідають на дно.

Фітопланктон в океані у процесі фотосинтезу поглинає вуглекислий газ. Померлі організми потрапляють на дно та стають частиною осадових порід. Це свідчить про взаємодію великого і малого кругообігу речовин.

Вуглець з молекули СО 2 під час фотосинтезу включається до складу глюкози, а потім до складу складніших сполук, з яких побудовані рослини. Надалі вони переносяться по харчових ланцюгах і утворюють тканини решти живих організмів в екосистемі і повертаються в довкілля у складі СО 2 .

Також вуглець присутній у нафті та вугіллі. Спалюючи паливо, людина також завершує цикл вуглецю, що міститься у паливі – так виникає біотехнічний кругообіг вуглецю.

Маса вуглецю, що залишилася, знаходиться в карбонатних відкладеннях дна океану (1,3-10т), в кристалічних породах (1-10т), у вугіллі і нафті (3,4-10т). Цей вуглець бере участь у екологічному кругообігу. Життя Землі і газовий баланс атмосфери підтримується щодо невеликою кількістю вуглецю (5-10т) .

Є поширена думка, що глобальне потепління клімату та його наслідки загрожує нам через промислове виділення тепла. Тобто вся енергія, що витрачається у побуті, промисловості та на транспорті, нагріває Землю та атмосферу. Однак, найпростіші розрахунки показують, що обігрів Землі Сонцем на багато порядків вищий за результати людської діяльності.

Вчені ж можливою причиною глобального потепління вважають зростання концентрації вуглекислого газу в атмосфері Землі. Саме він є причиною так званого « парникового ефекту ».

Що ж таке парниковий ефект ? З подібним явищем ми часто стикаємося. Загальновідомо, що за однакової денної температури нічна буває різною, залежно від хмарності. Хмарність вкриває землю, немов ковдрою, і похмура ніч буває градусів на 5-10 тепліших за безхмарну за тієї ж денної температури. Однак, якщо хмари, що є дрібними крапельками води, не пропускають тепло як назовні, так і від Сонця до Землі, то вуглекислий газ працює як діод – до Землі тепло від Сонця надходить, назад – ні.

Людство витрачає величезну кількість природних ресурсів, спалює все більше і більше викопного палива, внаслідок чого в атмосфері зростає відсотковий вміст вуглекислого газу, і він не випускає в космос інфрачервоне випромінювання від нагрітої поверхні Землі, створюючи «парниковий ефект». Наслідком подальшого збільшення концентрації вуглекислоти в атмосфері може стати глобальне потепління клімату та збільшення температури Землі, що, у свою чергу, призведе до таких наслідків, як танення льодовиків та підйом рівня світового океану на десятки, а то й сотні метрів, підуть під воду багато прибережних. міста світу.

Таким є можливий сценарій розвитку подій та наслідки глобального потепління клімату, причиною якого є парниковий ефект. Однак, навіть якщо розтануть усі льодовики Антарктиди та Гренландії, рівень світового океану підніметься максимум на 60 метрів. Але це крайній, гіпотетичний випадок, який може статися лише за несподіваного танення льодовиків Антарктиди. А для цього в Антарктиді має встановитися позитивна температура, що може бути тільки наслідком катастрофи планетарного масштабу (наприклад, зміною нахилу земної осі).

Серед прихильників «парникової катастрофи» немає одностайності про її ймовірні масштаби, і найавторитетніші з них не обіцяють нічого страшного. Граничне потепління, у разі подвоєння концентрації вуглекислого газу, може становити максимум 4°С. Крім того, цілком імовірно, що при глобальному потеплінні та підвищенні температури рівень океану не зміниться, а то й навпаки знизиться. Адже з підвищенням температури посиляться й опади, а танення околиць льодовиків може компенсуватися підвищеним випаданням снігу у центральних частинах.

Таким чином, проблема парникового ефекту та викликаного ним глобального потепління клімату, а також їх можливі наслідки, хоч і існує об'єктивно, але масштаби цих явищ на сьогоднішній день явно перебільшені. У будь-якому випадку, вони потребують дуже ретельного дослідження та тривалого спостереження.

Аналізу можливих кліматичних наслідків парникового ефекту було присвячено міжнародний конгрес кліматологів, що у жовтні 1985г. у Філлах (Австрія) . Учасники конгресу дійшли висновку, що навіть незначне потепління клімату призведе до помітного збільшення випару з поверхні Світового океану, внаслідок чого зросте кількість літніх та зимових опадів над континентами. Це збільшення не буде рівномірним. Розраховано, що через південь Європи від Іспанії до України протягнеться смуга, в межах якої кількість опадів залишиться такою, як зараз, або навіть дещо зменшиться. Північніше 50 ° (це широта Харкова) і в Європі, і в Америці воно буде з коливаннями поступово збільшуватися, що ми і спостерігаємо за останнє десятиліття. Отже, стік Волги зростатиме, і Каспійському морю не загрожує зниження рівня. Це був головний науковий аргумент, який дозволив нарешті відмовитися від проекту перекидання у Волгу частини стоку північних річок.

Найточніші, переконливі дані про можливі наслідки парникового ефекту дають палеогеографічні реконструкції, що складаються фахівцями, які вивчають геологічну історію Землі за останній мільйон років. Адже протягом цього «нового» часу геологічної історії клімат Землі зазнав дуже різких глобальних змін. У епохи, холодніші, ніж теперішня, материкові льоди, подібні до тих, що сковують зараз Антарктиду і Гренландію, покривали всю Канаду і всю північ Європи, включаючи місця, на яких стоять зараз Москва і Київ. Стада північних оленів і кудлатих мамонтів тинялися тундрам Криму та Північного Кавказу, там зараз знаходять останки їхніх скелетів. А в проміжні міжльодовикові епохи клімат Землі був значно тепліший, ніж нинішній: материкові льоди в Північній Америці та Європі танули, в Сибіру вічна мерзлота відтавала на багато метрів, морські льоди у наших північних берегів зникали, лісова рослинність , розповсюджувалася на територію сучасних тундрів . По рівнинах Середньої Азії текли потужні річкові потоки, що заповнювали водою улоговину Аральського моря до позначки плюс 72 метри, багато хто з них ніс воду і в Каспійське море. Пустеля Каракуми Туркменії є розвіяні піщані наноси цих древніх русел.

Загалом фізико-географічна обстановка в теплі міжльодовикові епохи на всій території колишнього СРСР була сприятливішою, ніж зараз. Такою ж вона була у скандинавських країнах та країнах Центральної Європи.

На жаль, досі обговорення проблеми парникового ефекту не залучалися геологи, які вивчають геологічну історію останнього мільйона років еволюції нашої планети. А геологи могли б внести цінні доповнення до існуючих уявлень. Зокрема, очевидно, що для правильної оцінки можливих наслідків парникового ефекту мають ширше залучатись палеографічні дані за минулими епохами значного глобального потепління клімату. Аналіз таких даних, відомих сьогодні, дозволяє думати, що парниковий ефект на противагу поширеній думці не несе жодних лих для народів нашої планети. Навпаки, у багатьох країнах, у тому числі на території Росії, він створить сприятливіші, ніж зараз, кліматичні умови.

Запитання для самоконтролю

1. Суть основних біохімічних кругообігів речовин.

2. Який біохімічний цикл вуглецю?

3. Що розуміють під виразом «парниковий ефект» та з чим його пов'язують? Ваша коротка оцінка проблеми.

4. Як ви вважаєте, чи існує загроза глобального потепління клімату? Свою відповідь обґрунтуйте