Химический состав сухого воздуха
Компонент | Объемная доля, % |
Азот (N2) | 78,09 |
Кислород (O2) | 20,94 |
Аргон (Ar) | 0,93 |
Диоксид углерода (углекислый газ, CO2) | 0,0330 |
Неон (Ne) | 0,0018 |
Гелий (He) | 0,00052 |
Оксид азота (NO) | 0,00025 |
Диоксид азота (NO2) | 0,00015 |
Метан (CH4) | 0,00015 |
Криптон (Kr) | 0,0001 |
Водород (H2) | 0,00005 |
Оксид углерода (угарный газ, CO) | 0,00001 |
Ксенон (Xe) | 0,000008 |
Озон (O3) | 0,000002 |
Аммиак (NH3) | 0,000001 |
Диоксид серы (сернистый газ, SO2) | 0,00000002 |
Другие газы | Следы |
В нижних слоях атмосферы (до высоты 20 км) помимо перечисленных в таблице газов в воздухе обычно присутствует то или иное количество водяного пара, в среднем около 0,16 % (от 3 % в тропиках до 2·10-5% в Антарктиде у поверхности земли), большая его часть (90 %) сосредоточена в нижнем пятикилометровом слое атмосферы. Общее количество воды в атмосфере таково, что если вся она сконденсируется, то жидкость покроет поверхность Земли слоем толщиной около 2 см.
Химический состав атмосферы практически не изменяется до высот около 90 км, поскольку перемешивания воздуха под действием весьма сильных ветров, характерных для высот порядка 80 км (до 160 км/час), достаточно, чтобы предотвратить заметную диффузию легких газов. С ростом высоты (до 20 – 25 км) под действием солнечного излучения небольшая доля кислорода O2превращается в озон O3, о роли которого мы будем говорить ниже. На высотах более 100 км начинает возрастать доля легких газов, и на очень больших высотах преобладают водород и гелий. На высотах, начиная от 50 – 80 км, под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит разложение молекул атмосферных газов с образованием ионов и свободных электронов. Слой атмосферы, характеризующийся наличием большого числа ионов и свободных электронов, носит названиеионосферы, именно в этом слое образуются полярные сияния.
Давление и плотность воздуха с высотой убывают. Плотность воздуха на высоте 95 км составляет только одну миллионную часть приповерхностного значения. Половина всего воздуха сосредоточена в первых 5,6 км над поверхностью земли, половина оставшегося – до высоты 11,3 км и т.д.
В зависимости от распределения температуры воздуха в атмосфере выделяют тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.
Тропосфера – нижний слой атмосферы до высоты 8 – 10 км в полярных, 10 – 12 км в умеренных и 16 – 18 км в тропических широтах, характеризующийся убыванием температуры с высотой (от приповерхностной до –80 С). Для тропосферы также характерны развитые турбулентности, мощные конвекционные потоки, в ней возникают облака, формируются циклоны и антициклоны. В тропосфере сосредоточено 80 % всей массы атмосферы и почти весь водяной пар.
Стратосфера – слой атмосферы, лежащий над тропосферой до высоты 50 – 55 км и характеризующийся возрастанием температуры с высотой до значений около 0 С. В стратосфере сравнительно невелики турбулентности и ничтожно содержание водяного пара, именно в тропосфере расположен озоновый слой.
Мезосфера – слой атмосферы, лежащий над стратосферой до высоты 80 – 90 км, характеризующийся понижением температуры от 0 С до –90 С.
Термосфера – слой атмосферы над мезосферой до высоты 200 – 300 км, в котором температура возрастает от значений –90 С до +1500 С, после чего практически остается постоянной. Выше термосферы наблюдаются лишь следы атмосферы.
Экзосфера – самый внешний слой атмосферы, из которого могут улетать в космическое пространство быстро движущиеся атомы легких газов, прежде всего – водорода.
Выше приблизительно 1000 км находятся внутренний (до высоты 3 – 4 тысячи километров) и внешний (высота около 22 тысяч километров) радиационные пояса, которые можно рассматривать как области атмосферы, заполненные очень энергичными ядрами атомов и электронами, захваченными магнитным полем Земли. Радиационные пояса весьма опасны для живых организмов, не защищенных слоем, эквивалентным приблизительно 1,3 см свинца.
Атмосфера играет чрезвычайно важную роль в поддержании существующего температурного режима на поверхности Земли, а, значит, и для существования на ней всего живого. Например, на Луне, лишенной атмосферы и получающей на единицу поверхности примерно столько же солнечной энергии, что и Земля, колебания суточной (имеются в виду лунные сутки) температуры на порядки превосходят земные: в лунный полдень температура поднимается выше +100 C, а ночью падает до –162C.
Атмосфера, как уже говорилось, защищает земную поверхность от громадного количества мелких метеорных тел, непрерывно бомбардирующих Землю. Наконец, атмосфера защищает живые организмы от смертоносной космической и солнечной радиации. Здесь чрезвычайно важную роль играет озоновый слой, о котором мы подробно поговорим в разделе 8.7.3.
Именно возрастание с высотой уровня радиационного фона определяет границу распространения жизни в атмосфере. Все живое, поднимающееся выше озонового слоя, погибает, если не приняты специальные меры защиты, как, например, на пилотируемых космических кораблях. Споры бактерий и грибов обнаруживаются до высоты 20 – 22 км (хотя некоторые жизнеспособные организмы были найдены даже на высоте 77 км), однако основная часть аэропланктона обитает в приповерхностном слое атмосферы толщиной 1 – 1,5 км. Из крупных животных чемпионом может считаться белоголовый сип, столкнувшийся с самолетом на высоте 12,5 км. В горах наземные формы жизни распространены до высоты около 6 км.
Ключевые слова и понятия:природные ресурсы, классификация природных ресурсов, правило материального ресурса, природопользование, отходы, загрязнение, почва, ионообменная емкость почвы, эрозия почвы, засоление почв, вода, круговорот воды, возвратное и безвозвратное водопотребление, воздух |
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
- 1.1. Предмет и структура экологии
- 1.2. Специфические особенности экологии
- 1.3. Развитие и устойчивость
- Основные этапы развития биосферы Земли
- Страны – экологические "тяжеловесы"
- 2.1. Определение и структура экосистем
- 2.2. Биота
- 2.3. Биотические факторы
- 2.3.1. Гомотипические реакции
- 2.3.2. Гетеротипические реакции
- Виды гетеротипических реакций
- 2.4. Принцип Гаузе
- 2.5. Абиотический компонент
- 2.5.1. Свет
- 2.5.2. Температура, атмосферное давление, влажность, атмосферные осадки и климат
- 2.5.3. Соленость и кислотность
- 2.5.4. Биологические ритмы
- 2.5.5. Геопатогенные зоны
- 2.6. Закон лимитирующих факторов
- 3.1. Гомеостаз
- 3.2. Обмен веществом, энергией, информацией
- 3.3. Основные принципы функционирования экосистем
- 3.3.1. Первый принцип
- 3.3.2. Второй принцип
- 3.3.3. Третий принцип
- 3.4. Устойчивость экосистем
- 3.4.1. Равновесие популяций
- 3.4.2. Механизмы популяционного равновесия
- 3.5. Математические модели популяционной динамики
- 3.6. "Гипотеза Геи"
- 4.1. Экологические сукцессии
- 4.2. Эволюционная сукцессия
- 4.2.1. Некоторые генетические положения
- 4.2.2. Эволюционная сукцессия
- 4.3. Влияние человека на видовое разнообразие
- Причины исчезновения видов
- Причины, угрожающие существованию видов
- Распределение сохранившихся естественных ландшафтов в различных регионах мира
- Охраняемые территории и исчезающие виды для стран – экологических "тяжеловесов" (1990-е годы)
- 4.4. Интродукция видов
- 5.1. Связь между экологией и демографическими проблемами
- Распределение населения и мирового богатства
- Распределение мирового потребления
- 5.2. Основные показатели демографической ситуации
- Демографические данные по отдельным регионам и странам за 1988 год
- Динамика демографических процессов в России
- Коэффициент детской смертности и средняя продолжительность жизни
- Десять крупнейших государств мира и прогноз численности их населения в 2100 году
- 5.3. Причины демографического взрыва
- 5.4. Причины различий демографической ситуации в разных странах
- Демографическая ситуация в странах – экологических "тяжеловесах"
- 5.5. Пути решения проблемы народонаселения
- 5.5.1. Повышение уровня жизни
- 5.5.2. Крупномасштабные проекты и адекватная технология
- 5.5.3. Снижение рождаемости
- 6.1. Ресурсы, отходы, загрязнение
- Антропогенное воздействие на биосферу
- 6.2. Почва
- 6.2.1. Основные свойства почвы
- Взаимоотношения между механическим составом почвы и ее физическими и химическими свойствами
- 6.2.2. Потери почвы
- Распределение земельного фонда России по целевому назначению
- Скорость эрозии почв
- Опустыненные земли засушливых регионов
- Орошаемые земли, опустыненные вследствие засоления
- 6.2.3. Предупреждение потерь почвы
- 6.3. Вода
- Содержание воды в растительных и животных организмах
- 6.3.1. Основные свойства воды как среды жизни
- 6.3.2. Круговорот воды
- Скорость водообмена
- 6.3.3. Влияние человека на круговорот воды
- Потребление пресной воды для производства 1 тонны продукции
- 6.3.4. Сохранение и возобновление водных ресурсов
- 6.4. Воздух
- Химический состав сухого воздуха
- 7.1. История вопроса, топливно-энергетический баланс и классификация энергетических ресурсов
- Среднее ежедневное потребление энергии на душу населения на разных стадиях развития цивилизации
- Методы получения электроэнергии в сша в 1987 году
- Структура мирового потребления топливно-энергетических ресурсов
- 7.2. Ископаемое топливо
- 7.3. Энергия воды и ветра
- 4. Атомная энергия
- 7.4.1. Масштабы и характеристика ядерной энергетики
- Действующие энергоблоки аэс России
- Наиболее распространенные изотопы, образующиеся в ядерном реакторе
- 7.4.2. Проблема безопасности аэс
- 7.4.3. Реакторы-размножители и другие направления ядерной энергетики
- 7.5. Энергоэффективность и рентабельность
- Классификация качества различных видов энергии
- Энергоэффективность различных способов отопления помещений
- Коэффициенты рентабельности для различных энергетических систем
- 7.6. Альтернативные источники энергии
- 8.1. Экологическое нормирование качества окружающей среды
- 8.2. Вредители и загрязнение пестицидами
- 8.2.1. Вредители
- 8.2.2. Пестициды как средство борьбы с вредителями
- 8.2.3. Экологические методы борьбы с вредителями
- 8.3. Загрязнение синтетическими органическими соединениями
- Влияние синтетических органических веществ на здоровье человека
- 8.4. Загрязнение тяжелыми металлами
- Поступление тяжелых металлов в организм человека с пищей за сутки
- 8.5. Загрязнение водоемов биогенами и эвтрофизация
- 8.6. Загрязнение нефтью
- 8.7. Загрязнение атмосферы
- 8.7.1. Смог
- Влияние режима работы двигателя автомобиля на состав выхлопных газов
- 8.7.2. Кислотные осадки
- 8.7.3. Разрушение озонового слоя
- 8.7.4. Парниковый эффект
- Выбросы углерода от сжигания ископаемых видов топлива странами – экологическими "тяжеловесами" в 1995 году
- 8.8. Тепловое загрязнение
- 8.9. Сброс отходов в Мировой океан (дампинг)
- 8.10. Экономика загрязнения и риск
- 9.1. Предмет изучения и этапы развития
- 9.2. Основные характеристики воздействия ионизирующего излучения на организмы и единицы их измерения
- Периоды полураспада некоторых радиоактивных изотопов
- Значения взвешенных коэффициентов wтк для различных тканей и органов человека
- 9.3. Воздействие ионизирующего излучения на организмы
- Коэффициенты концентрирования некоторых радионуклидов для пресноводных организмов
- Полулетальная доза облучения для различных живых организмов
- Допустимые уровни облучения человека
- Допустимые уровни облучения, установленные для военного времени для военнослужащих
- Степени лучевой болезни
- Некоторые уровни облучения
- 9.4. Радиоэкология популяций и сообществ
- 9.5. Радиационный фон
- 9.5.1. Естественный радиационный фон
- Средняя удельная радиоактивность строительных материалов
- Предельно-допустимые значения мощности эквивалентной дозы облучения
- Предельно-допустимое содержание радиоактивных изотопов в продуктах питания
- 9.5.2. Искусственный радиационный фон
- 9.6. Радиационная обстановка в России, Санкт-Петербурге и Ленинградской области
- 10.1. Масштабы урбанизации и связанные с ней экологические проблемы
- Динамика мирового процесса урбанизации (по в.П.Максаковскому)
- Урбанизация для различных групп стран
- Темпы урбанизации в России
- Количество городов-миллионеров
- Мегаполисы (на 1985 год)
- Ежегодное потребление ресурсов и выбросы современного города с населением 1 миллион человек (по ю.И.Скурлатову, г.Г.Дуке, а.Мизити)
- 10.2. Проблема твердых отходов
- Структура твердых бытовых отходов в сша в 1988 году
- Сравнительная характеристика различных способов ликвидации мусора
- Уровень рециркуляции макулатуры
- 10.3. Очистка сточных вод и газовых выбросов
- 10.3.1. Очистка сточных вод
- 10.3.2. Очистка газовых выбросов
- 10.4. Городской микроклимат
- 10.5. Шумовое загрязнение и вибрация
- Шумовое загрязнение
- 10.6. Пылевое загрязнение
- 10.7. Растительность и животные в городе
- 10.8. Электромагнитное загрязнение
- 10.9. Экологически устойчивый город
- 10.10. Экологическая обстановка в Санкт-Петербурге
- 10.10.1. Состояние атмосферного воздуха
- Количество загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу Санкт-Петербурга за период 1987 – 1997 годов
- Данные по загрязнению атмосферного воздуха в 1996 – 1997 годах
- Перечень превышения нормативов в точках наблюдения по основным загрязняющим веществам, имеющим значение в плане риска влияния на здоровье
- Превышение нормативов загрязнения атмосферы по веществам в Санкт-Петербурге за 1997 год
- Уровни загрязнения атмосферного воздуха в 1997 году
- Превышение нормативов загрязнения атмосферы по точкам наблюдения за 1997 год
- Превышение нормативов загрязнения атмосферы по районам Санкт-Петербурга за 1997 год
- 10.10.2. Состояние водных объектов
- Состояние загрязненности водных объектов Санкт-Петербурга в 1990 году
- Динамика загрязненности водотоков Санкт-Петербурга в 1996 – 1997 годах
- Качество питьевой воды в Санкт-Петербурге
- 10.10.3. Дамба
- Наводнения в Санкт-Петербурге в 1703 – 1994 годах
- 10.10.4. Состояние городских почв
- Районы наиболее загрязненных почв в Санкт-Петербурге
- 10.10.5. Шумовое загрязнение
- Уровень шума на транспортных магистралях Санкт-Петербурга
- 10.10.6. Зеленые насаждения и животный мир
- Состояние зеленых насаждений в Санкт-Петербурге
- 10.10.7. Проблема городских отходов