Охрана атмосферы

Экологический потенциал атмосферы Земли все больше и больше подрывается хозяйственной деятельностью человека. На первый взгляд в бли­жайшем будущем человечеству ничто не может угрожать даже при таких высоких темпах экономической активности: производство продуктов пита­ния на основе передовых сельскохозяйственных технологий вполне сможет обеспечить дальнейший рост населения планеты, энергосберегающие техно­логии, экономичное промышленное производство не испытывают дефицита сырьевых ресурсах.

Тем не менее, успокаиваться рано, и проблема окружа­ющей среды и атмосферы за последние десятилетия действительно превратилась в гло­бальную.

В период бурного экстенсивного роста экономик большинства государств периода 1960-70-х гг. экология была внутренним делом каждой страны. Загрязнения от промышленной ак­тивности носили локальный характер и приводили только к повышенной кон­центрации угарного газа в атмосфере индустриальных центров (выбросы электростанций, работающих на угле, предприятий тяжелой промышленности, выхлопные газы автомоби­лей). В 1980-е гг. проблема становится региональной: постепенно выбросы в атмосферу достигают близлежащих стран или, наоборот, приходят вместе с облаками от соседей. Кислотные дожди, порожденные выбросами в атмосферу отходов промышленных производств Великобритании, выпадают в Норвегии. Шведы ощущают на себе последствия катастрофы на атомной электро­станции в Чернобыле. В 1990-х гг. проблема выходит на новый уровень разви­тия. Как результат необузданной экономической деятельности человечества, сопровождаемой наращиваемым выбросом инертных газов в атмосферу, на­блюдается парниковый эффект - глобальное потепление, происходят ради­кальные климатические изменения во всех регионах мира. Инертные газы разрушают озоновый слой атмосферы, приводят к проникновению солнечной радиации из космоса, что служит мощным канцерогенным катализатором.

Таким образом, серьезные сдвиги в области состояния атмосферы, климатических условий и т. д. дают основание говорить о росте актуальности и важности детального изучения экологических проблем т возможности преодоления загрязнения атмосферы. Именно подобный анализ и станет целью данной работы.

1. Общие особенности происхождения и строения атмосферы Земли

Атмосфера начала образовываться вместе с формированием Земли. В процессе эволюции планеты и по мере приближения ее параметров к современным значениям произошли принципиально качественные изменения ее химического состава и физических свойств. Согласно эволюционной модели, на раннем этапе Земля находилась в расплавленном состоянии и около 4,5 млрд. лет назад сформировалась как твердое тело. Этот рубеж принимается за начало геологического летоисчисления. С этого времени началась медленная эволюция атмосферы. Некоторые геологические процессы, (например, излияния лавы при извержениях вулканов) сопровождались выбросом газов из недр Земли. В их состав входили азот, аммиак, метан, водяной пар, оксид СО и диоксид СО₂ углерода. Под воздействием солнечной ультрафиолетовой радиации водяной пар разлагался на водород и кислород, но освободившийся кислород вступал в реакцию с оксидом углерода, образуя углекислый газ. Аммиак разлагался на азот и водород. Водород в процессе диффузии поднимался вверх и покидал атмосферу, а более тяжелый азот не мог улетучиться и постепенно накапливался, становясь основным компонентом, хотя некоторая его часть связывалась в молекулы в результате химических реакций. Под воздействием ультрафиолетовых лучей и электрических разрядов смесь газов, присутствовавших в первоначальной атмосфере Земли, вступала в химические реакции, в результате которых происходило образование органических веществ, в частности аминокислот. С появлением примитивных растений начался процесс фотосинтеза, сопровождавшийся выделением кислорода. Этот газ, особенно после диффузии в верхние слои атмосферы, стал защищать ее нижние слои и поверхность Земли от опасных для жизни ультрафиолетового и рентгеновского излучений. Согласно теоретическим оценкам, содержание кислорода, в 25 000 раз меньшее, чем сейчас, уже могло привести к формированию слоя озона со всего лишь вдвое меньшей, чем сейчас, концентрацией. Однако этого уже достаточно, чтобы обеспечить весьма существенную защиту организмов от разрушительного действия ультрафиолетовых лучей.

Вероятно, что в первичной атмосфере содержалось много углекислого газа. Он расходовался в ходе фотосинтеза, и его концентрация должна была уменьшаться по мере эволюции мира растений, а также из-за поглощения в ходе некоторых геологических процессов. Поскольку парниковый эффект связан с присутствием углекислого газа в атмосфере, колебания его концентрации являются одной из важных причин таких крупномасштабных климатических изменений в истории Земли, как ледниковые периоды.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ атмосферу Земли подразделяют на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу. Давление и плотность воздуха в атмосфере Земли с высотой убывают.

Присутствующий в современной атмосфере гелий большей частью является продуктом радиоактивного распада урана, тория и радия. Эти радиоактивные элементы испускают a-частицы, которые представляют собой ядра атомов гелия. Поскольку в ходе радиоактивного распада электрический заряд не образуется и не исчезает, с образованием каждой a-частицы появляются по два электрона, которые, рекомбинируя с a-частицами, образуют нейтральные атомы гелия. Радиоактивные элементы содержатся в минералах, рассеянных в толще горных пород, поэтому значительная часть гелия, образовавшегося в результате радиоактивного распада, сохраняется в них, очень медленно улетучиваясь в атмосферу. Некоторое количество гелия за счет диффузии поднимается вверх в экзосферу, но благодаря постоянному притоку от земной поверхности, объем этого газа в атмосфере почти не меняется. На основании спектрального анализа света звезд и изучения метеоритов можно оценить относительное содержание различных химических элементов во Вселенной. Концентрация неона в космосе примерно в десять миллиардов раз выше, чем на Земле, криптона – в десять миллионов раз, а ксенона – в миллион раз. Отсюда следует, что концентрация этих инертных газов, по-видимому, изначально присутствовавших в земной атмосфере и не пополнявшихся в процессе химических реакций, сильно снизилась, вероятно, еще на этапе утраты Землей своей первичной атмосферы. Исключение составляет инертный газ аргон, поскольку в форме изотопа ⁴⁰Ar он и сейчас образуется в процессе радиоактивного распада изотопа калия.

1. Акопова Е. С., Мировая экономика и международные экономические отношения, М., 2005
2. Аганбегян А.Г., Социально-экономическое развитие России. М., 2003
3. Делятицкий С., Экологический словарь, М.,1993
4. Лопатин В.Н., Экологическая безопасность России: Проблемы правоприменительной практики. М., 2003
5. Протасов В. Ф., Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России, М., 1999
6. Мышко Ф.Г., Экологическая безопасность. М., 2003
7. Погорелецкий А. И., Экономика зарубежных стран, М., 2001
8. Шмидхейни С. «Смена курса. Перспективы развития и проблемы окружающей среды: подход предпринимателя» М., 1994
9. Хотунцев Ю.Л., Экология и экологическая безопасность. М., 2004
10. Экология. Учебник. М., 2005
11. Экологический словарь. М., 2006
12. Экология. Учебник. М., 2006
13. Global Environmental Outlook 1997