График изменения состава атмосферы
На процессы жизнедеятельности на Земле влияют изменения кислородного баланса и повышение концентрации углекислого газа. Это ведет к двум прогнозируемым последствиям: нехватке кислорода и парниковому эффекту.
Увеличение потребления кислорода связано:
-
с ростом населения земного шара, так как за сутки при дыхании человек через свои легкие пропускает до 120-150 м3 воздуха;
-
с широким внедрением технологических процессов, в которых окислительные реакции осуществляются за счет атмосферного кислорода.
За последние 25-30 лет транспорт и промышленность взяли из атмосферы больше кислорода, чем использовано человечеством за весь исторический период существования цивилизации. На всю техногенную деятельность человечество тратит 30-40 млрд. т кислорода в год.
Нарушение кислородного баланса может иметь глобальные последствия. При 5 %-ном ежегодном приросте потребления свободного кислорода на технологические нужды более чем через 100 лет его содержание в гомосфере может снизиться до критического для человека предела — до 17 % (по массе). Тогда человечеству необходимо будет искать эффективные способы получения свободного кислорода из минералов земной коры или воды.
Парниковый эффект. Для последних 20 лет характерны климатические аномалии. Так, среднегодовые глобально усредненные температуры воздуха у поверхности Земли были наивысшими за последние 130 лет. Во многих местах отмечены сильные региональные аномалии в виде засух или, наоборот, необычайно обильных осадков, наводнений и т.д. Среднегодовая температура за последнее столетие выросла примерно на полградуса. За 100 лет уровень Мирового океана увеличился на 10-15 мм. Частично это объясняется его тепловым расширением, частично — таянием ледников.
Большинство ученых считает, что указанные аномалии вызваны изменением химического состава атмосферного воздуха с ростом концентрации углекислого газа.
Суть парникового эффекта — парниковые газы хорошо пропускают солнечное излучение, доходящее до поверхности Земли и нагревающее ее, и заметно поглощают отраженное тепловое (длинноволновое) излучение нагретой поверхности и нижних слоев атмосферы. Часть этого поглощенного теплового излучения возвращается атмосферой к поверхности Земли. Не будь этого эффекта, средняя температура земной поверхности была бы на 3,2-5,0 °С ниже нынешних 14,5 °С.
В 1956 г. во время первого Международного геофизического года на основе многочисленных измерений, проведенных вдали от городов и промышленных центров, было установлено, что концентрация углекислого газа по объему равна 0,028 %. Проверка состава атмосферного воздуха в 1985 г. показала, что содержание углекислого газа в нем возросло до 0,034 %. В настоящее время в атмосферу выбрасывается более 25 млрд. т СО2, при этом 45 % дало сжигание угля, 40 % — нефти и 15 % — газа.
Согласно расчетам, при таких темпах годовое потепление для суши будет около 1 ккал /см2 в год. Исходя из этого к 2025 г. вероятное повышение средней глобальной температуры составит 2,5 °С, а к 2050 г. – 3-4 °С. При этом рост температуры будет несколько выше для Северного полушария Земли. Расчеты показывают, что увеличение средней глобальной температуры даже на ГС приведет к значительному изменению атмосферной циркуляции и условий увлажнения почвы. Последствием потепления будет подъем уровня Мирового океана на 0,5-1,5 м, что приведет к затоплению громадных прибрежных территорий, увеличению частоты и силы тайфунов, ураганов, торнадо и других глобальных возмущений атмосферы.
Для территории России такое потепление скажется на смещении зон, оптимальных для земледелия, на север и увеличении стока рек, текущих с севера на юг. Наряду с этим на севере и востоке России начнет оттаивать вечная мерзлота, что усложнит сохранение возведенных здесь строительных сооружений. Предотвратить глобальное потепление можно только следующими комплексными мерами:
— широкое внедрение энергосберегающих технологий и устройств;
— экономия ископаемых видов топлива;
— форсирование научных и опытно-конструкторских работ в области новых альтернативных источников энергии;
— изменение стиля жизни с целью экономии энергетические ресурсы.
В течение последнего десятилетия ученые и мировая общественность обеспокоены судьбой озонового слоя. Озон (изотоп кислорода) обладает сильными окислительными свойствами. В атмосфере озон встречается у земной поверхности и на высотах до 80 км, однако максимальная его концентрация наблюдается в озоносфере, которая располагается в средних широтах на высоте 20-24 км, в тропиках — на высоте 24-27 км, а в высоких широтах опускается до высот 13-15 км.
Если весь атмосферный озон привести к нормальным условиям земной поверхности (давление 760 мм рт. ст. и температура ОС), то средняя толщина озонового слоя не превысит 3 мм.
Озоновый слой, поглощая коротковолновое ультрафиолетовое излучение Солнца, сохраняет все живое на Земле и предопределяет тепловой режим, а также динамику атмосферы.
Ультрафиолетовое (УФ) излучение — это электромагнитное излучение с длинами волн в диапазоне 1-400 нм:
— длинноволновое излучение УФ-А (длина волны 315 — 400 нм) характеризуется слабым биологическим воздействием на организм человека;
— средневолновое излучение УФ-В (280 – 315 нм) сильно воздействует на кожный покров и обладает противорахитным действием, при этом максимально эффективно излучение с длиной волны 297 нм;
— коротковолновое излучение УФ-С (1 – 280 нм) весьма отрицательно воздействует на тканевые белки и липоиды, сетчатку глаза, разрушает кровяные тельца, а также вызывает мутацию молекул ДНК.
Защитные свойства озонового слоя определяются не только его толщиной, но и углом, под которым солнечная радиация падает на Землю. Интенсивность коротковолнового УФ-излучения в тропиках больше, чем в других местах земной поверхности.
На протяжении многих лет в озоновом слое наблюдаются локальные уменьшения содержания озона — озоновые дыры. Под озоновой дырой понимают пространство в озоносфере, характеризующиеся значительным понижением концентрации озона (до 50 %) под воздействием естественных и антропогенных факторов. Время от времени эти громадные по площади дыры возникают над разными территориями и висят над ними от нескольких дней до недели, частота их появления увеличивается.
Причиной разрушения озонового слоя является попадание в него хлора и оксидов азота, которые содержатся в основном в промышленных выбросах и выбросах автомобилей. Вследствие разрушения озонового слоя повышается вероятность заболевания человека раком кожи. Для предотвращения разрушения озонового слоя необходим отказ от хлорсодержащих веществ. В 1987 г. 34 страны подписали Монреальский протокол об ограничениях производства хлорированных и фторированных углеводородов. Другим направлением является создание систем генерации озона в атмосфере, что связано с серьезными затратами.
Источник: StudFiles.net
|
Гипермаркет знаний>>ОБЖД>>ОБЖД 8 класс>>ОБЖД: Изменение состава атмосферы (воздушной среды) 6.2. Изменение состава атмосферы (воздушной среды) Атмосфера — важный элемент окружающей среды для всех биологических форм жизни на Земле. Воздух — это та среда, с которой человек сталкивается с первых минут жизни. По отношению к человеку воздух выполняет множество разнообразных функций: содержит необходимый для его жизни кислород; растворяет в себе все газообразные продукты обмена и жизнедеятельности человека, в том числе и в сфере производства; воздействует на процессы терморегуляции организма с внешней средой. Ясная, безоблачная погода обеспечивает человеку большое количество и хорошее качество солнечной радиации, часто определяя его поведение в эти дни. Солнечная энергия способствовала зарождению жизни на Земле, но вместе с тем она может быть и губительной для растительного и животного мира. Ультрафиолетовое излучение при длительном воздействии убивает все живое. Солнце может высушивать реки, озера и другие водоемы, превраш,ая некогда плодородные земли в пустыню. Однако постоянная облачность, проливные дожди, снег и ветер, формирующиеся в атмосфере Земли, тоже негативно отражаются на живой природе. Изменения состава и свойств воздушной среды часто неблагоприятно воздействуют на здоровье человека. Вспомним о разнообразных химических веществах, загрязняющих атмосферу, и о большом числе микроорганизмов, многие из которых, попадая в организм человека, вызывают инфекционные заболевания (грипп, дифтерию, скарлатину, корь и др.), передающиеся от человека к человеку по воздуху. Изменение климата и прозрачности атмосферы. Атмосфера Земли — важный фактор климатообразования (под климатом, как вы знаете, принято понимать многолетний режим погоды, присущий той или иной местности в соответствии с ее географическими условиями). Хозяйственная деятельность человека влияет на различные компоненты климата, которые, в свою очередь, в большей или меньшей степени влияют на состояние человека и окружающей среды. Так, полезащитное лесоразведение способствует уменьшению скорости ветра, сокращению испарения, задержанию снега, а это увеличивает влажность нижних слоев атмосферы и почвы. При осушении болот уменьшается влажность и повышается температура в окружающей среде. Водохранилища, наоборот, увеличивают количество воды в грунте и водяного пара в тропосфере, которые аккумулируют тепло, уменьшают годовую и суточную амплитуду температуры. Такое же влияние оказывает искусственное орошение. В последние десятилетия серьезное опасение вызывает проблема потепления климата, причиной которого стал так называемый парниковый эффект. Искусственный подогрев планеты связан не только с парниковым эффектом, но и с энергией, расходуемой человеком в различных сферах его деятельности. Теплота, выделяемая в результате его хозяйственной деятельности, составляет 0,02% энергии, получаемой Землей от Солнца. Но она, по мнению ученых, уже вызвала повышение температуры окружающей среды в среднем на 0,1 °С. Если потребление энергии будет расти такими же темпами, как сейчас, через 60 лет температура в приземном слое атмосферы может заметно повыситься. Еще один важный фактор, влияющий на процесс изменения теплового баланса в атмосфере, — ее загрязнение мелкодисперсной пылью, которая остается в верхних слоях, образуя пылевые облака. Эти облака образуются на высоте 10—20 км и отражают солнечный свет, что ведет к понижению температуры в нижних слоях тропосферы. В настоящее время над северной частью Атлантического океана находятся мощные облака мелкодисперсных частиц, выброшенных индустриальными странами Европы. В качестве реальных мер по борьбе с изменением климата необходимо рассматривать в первую очередь повышение эффективности использования горючего, разработку и внедрение солнечных и других бестопливных источников энергии, прекращение сведения лесов, особенно тропических, организацию и поддержку мер по расширению лесонасаждений. Разрушение озонового экрана. Огромное значение для жизни на Земле имеет ультрафиолетовое излучение. Если бы ультрафиолетовое излучение солнечной энергии не ослаблялось атмосферой, оно было бы губительно для всего живого. Химический состав воздуха в местах, отдаленных от промышленных центров, более или менее постоянен. Он представляет собой механическую смесь газов: 78,09% азота, 20,95% кислорода, 0,03% диоксида углерода. Остальные газы составляют очень незначительную величину, не более 1%, Это водород, гелий, аргон, неон. Об озоне необходимо сказать отдельно. Слово «озон» произошло от греческого ozon — «пахнуш;ий». Это газ синего цвета, сильный окислитель, при больших концентрациях разлагается со взрывом. Используют его для обеззараживания воды и воздуха. Озоновый слой атмосферы предохраняет все живое на Земле от действия ультрафиолетового излучения Солнца. Хозяйственная деятельность человека привела к появлению факторов, разрушающих озоновый слой Земли. В нем были обнаружены оксиды азота, источниками которых являются реактивная авиация, космические ракеты, азотистые удобрения, применяемые в сельском хозяйстве. Большую опасность для озонового слоя (экрана) представляет поступление в атмосферу хлорсодержащих веществ. К ним относятся в первую очередь хлорфторуг-лероды, так называемые фреоны. Их применяют в холодильниках, кондиционерах, тепловых насосах как хладагенты; в производстве пористых пластмасс; для очистки компьютерных микросхем; как носители в аэрозольных баллонах и стерилизующие растворы в медицине. Почему же фреоны опасны для окружающей среды? Дело в том, что некоторые из них разрушают озоновый слой Земли и приводят к образованию в атмосфере так называемых озоновых дыр. Если их количество и размеры будут увеличиваться, то это неизбежно приведет к гибели многих живых организмов. Слова «озоновая дыра» звучат сегодня как сигнал общепланетарной тревоги. Гипотеза о связи хлорфторугле-родов с процессом разрушения озонового экрана появилась в 1970 г. В США и некоторых других странах запретили их производство и использование, в остальных же странах выпуск продукции с содержанием фреонов продолжал расти. Осенью 1985 г. при проведении спутниковых наблюдений была обнаружена «озоновая дыра» над Южным полюсом, площадь которой равнялась примерно территории США. В 1989 г. ученые обнаружили «озоновую дыру» и над Арктикой. В связи с этим была принята международная Конвенция об охране озонового слоя Земли. Кислотные осадки. Кислотными называют любые осадки (дожди, туманы, снег), кислотность которых выше нормальной. В настоящее время считают, что кислотные осадки на 2/3 обусловлены выбросами диоксида серы и на 1/3 — выбросами оксидов азота. Диоксид серы поступает в ос-1 новном (примерно 88%) от тепловых электростанций и промышленных энергетических объектов, оставшиеся 12% образуются при производстве серной кислоты, переработке сульфидных руд. Оксиды азота поступают в атмосферу от ТЭС и промышленных энергетических объектов (51%) и с выхлопными газами автомобилей (44%); на остальные источники приходится всего около 5%. Попадая в атмосферу, эти газы взаимодействуют с влагой, образуя кислоты. Особенно опасны выбросы диокси-I да серы, который растворяется в каплях атмосферной влаги, образуя раствор серной кислоты. Дальность переноса диоксида серы обычно 300— 400 км. Но ее обнаруживают и в осадках, выпадающих даже на удалении 1000—1500 км от источников выброса. Кислотные осадки стали серьезной угрозой для существования лесов. В Германии под угрозой гибели находится не менее 20% лесов. В России площадь существенного закисления от дождей и снега достигла 46 млн га. Кислотные осадки увеличивают кислотность почв, вредно влияют на состояние озер, рек и других водоемов. Они служат причиной гибели лесов, в первую очередь елово-пихтовых и дубовых, и разрушения плодородного слоя почвы. Очень опасным становится подкисление океанических мелководий, ведущее к невозможности размножения многих морских беспозвоночных животных. Это грозит разрывом пищевых цепей и нарушением экологического равновесия в Мировом океане. Ученые подсчитали, что сокращение кислотных осадков на 50% позволило бы приостановить дальнейшее подкисление окружающей среды. Поскольку большую Часть кислых газов выбрасывают в атмосферу энергетические установки, необходимо сосредоточить внимание на экономии энергии, переходе с угля на другие виды топлива, содержащие меньше серы, на разработке и внедрении эффективных систем очистки газовых выбросов. Выбросы вредных веществ.Широкое развитие химической промышленности, увеличение объемов авиационных и автомобильных перевозок, выбросов в атмосферу неочищенных газов тепловыми электростанциями, металлургическими предприятиями, небрежное обращение с огнем в лесах, приводящее к возникновению лесных пожаров, наносят непоправимый урон среде обитания человека. Газо- и парообразные выбросы чаще всего образуются в процессе горения. Основные компоненты выбросов на сегодня — твердые взвешенные частицы, диоксид серы, оксид углерода, оксид азота и углеводороды. На них приходится около 98% всех выбросов в атмосферу. Ниже приведены процентные показатели поступления в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных источников.
Вокруг московской кольцевой дороги горожане разбили свои огороды, где выращивают различные овощи, фрукты, ягоды. Известно, что в течение одного часа в любом месте этой дороги проходит более 2000 автомашин. Выхлопы автомобилей осаждаются на расстоянии 800—900 м с одной и с другой стороны дороги. Исследования показывают, что на земле и в растительности на этом расстоянии содержание вредных для здоровья человека веществ превышает все гигиенические нормы. Можно ли употреблять такую растительность в пищу? Конечно, нельзя. Однако садоводческая деятельность в этих местах не уменьшается, а напротив, увеличивается. Люди по незнанию сами сокращают себе жизнь и наносят ущерб здоровью. Наиболее подвержена влиянию вредных компонентов атмосферного воздуха дыхательная система. Значительный ущерб наносится также сердечно-сосудистой и иммунной системам организма. Любая деятельность человека, связанная с возможным загрязнением воздушной среды, должна соответствовать гигиеническим нормативам безопасного труда и быть строго регламентирована. Любые выбросы в атмосферу должны осуществляться только через системы очистки. Для этого необходимо наладить постоянный гигиенический контроль, так называемый мониторинг атмосферы. Основы безопасности жизнедеятельности. 8 кл. : учебник для общеобразоват. учреждений / С. Н. Вангородский, М. И. Кузнецов, В. Н. Латчук, В. В. Марков. — 5-е изд., перераб. — М. : Дрофа, 2005. — 254, [2] с. : ил. Сборник конспектов уроков по ОБЖД скачать, календарно-тематическое планирование, учебники по всем предметам онлайн
Содержание урока
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам. Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум. |
Источник: edufuture.biz
Предпосылки к изменениям
Основным, и, пожалуй, определяющим фактором того, в атмосферном слое происходят негативные изменения, является деятельность человека. Началом данного негативного процесса можно считать Научно-техническую революцию – именно то время, когда количество фабрик и заводов возросло в разы.
Само собой, что постепенно ситуация только усугублялась, ведь количество промышленных предприятий росло, а вместе с этим начало развиваться и автомобилестроение, кораблестроение и так далее.
Вместе с тем негативное воздействие на состояние атмосферы оказывает и сама природа – действие вулканов, огромные массы пыли в пустынях, которые поднимает ветер, также крайне негативно сказываются на атмосферном слое.
Причины изменения состава атмосферы
Рассматривают два основных фактора, которые оказывают влияние на разрушение атмосферного слоя:
- антропогенный;
- естественный.
Под антропогенным провоцирующим фактором подразумевается воздействие человека на окружающую среду. Так как это наиболее весомый фактор, рассмотрим его более подробно.
Деятельность человека, так или иначе, сказывается на состоянии окружающей среды – постройка промышленных предприятий, вырубка лесов, загрязнение водоемов, обработка почвы. Кроме этого, следует учитывать и последствия его жизнедеятельности – переработка мусора, выхлопные газы автомобилей, разработка и использование оборудования, которое содержит фреон, также являются причиной разрушения озонового слоя, а вместе с тем и состава атмосферы.
Наиболее пагубным является выброс в атмосферу СО2 – именно это вещество крайне негативно сказывается не только на состоянии окружающей среды, но и на состоянии здоровья людей. Более того – в некоторых городах жители вынуждены в час пик ходить в специальных защитных масках – настолько сильно загрязнен воздух.
Само собой разумеется, что в атмосфере содержится не только углекислый газ. В результате промышленной деятельности предприятий в воздухе содержится повышенная концентрация свинца, оксида азота, фтора и других химических соединений.
Также крайне негативно сказывается на состоянии атмосферы вырубка лесов под пастбища. Таким образом, провоцируется усиление парникового эффекта, так как не будет растений, которые поглощают углекислый газ, а вырабатывают кислород.
Естественное воздействие
Данный фактор менее разрушителен, но все же он имеет место. Причиной образования огромного количества пыли и других веществ является падение метеоритов, действующие вулканы, ветры в пустынях. Также ученые установили, что периодически в озоновом экране появляются дыры – по их мнению, это результат не только негативного человеческого воздействия на окружающую среду, но и естественного развития географической оболочки планеты. Справедливости ради стоит отметить, что такие дыры периодически то пропадают, то образуются снова, поэтому к критическим факторам это относить не следует.
К сожалению, разрушающее действие на атмосферу оказывает именно человек, не понимая, что тем самым делает хуже только себе. Если такая тенденция будет иметь место и в дальнейшем, то последствия могут быть непредсказуемыми, но не в положительном смысле этого слова.
Источник: ECOportal.info
Изменение состава атмосферы приводит к воздействию на радиационный режим атмосферы — это основной механизм антропогенного влияния на глобальную климатическую систему на современном и предполагаемом в ближайшие десятилетия уровне развития промышленности.
Вклад парниковых газов атмосферы (см. парниковый эффект) составляет основную часть этого воздействия. Влияние концентрации парниковых газов на температуру определяется поглощением длинноволнового излучения, идущего от Земли, и, следовательно, уменьшением эффективного излучения у земной поверхности. При этом предельные температуры возрастают, а температура более высоких слоев атмосферы убывает за счет больших потерь на излучение. Этот эффект усиливается двумя обстоятельствами:
1) возрастанием количества водяного пара в атмосфере при потеплениях, также перекрывающего длинноволновую радиацию;
2) отступанием полярных льдов при потеплениях, что уменьшает альбедо Земли в относительно высоких широтах.
Все долгоживущие парниковые газы и озон дают положительное радиационное воздействие (2,9 ± 0,3 Вт/м2). Суммарное радиационное воздействие антропогенных факторов, связанных с изменением концентрации всех парниковых газов и аэрозолей, составляет 1,6 (от 0,6 до 2,4) Вт/м2. Все типы аэрозолей создают радиационный эффект прямого действия и опосредованно путем изменения альбедо облаков. Суммарное аэрозольное воздействие является отрицательным (–1,3 ± 0,8 Вт/м2). Однако достоверность этих оценок намного ниже полученных для парниковых газов (Оценочный доклад, 2008).
Парниковые газы в атмосфере, на которые оказывает существенное влияние хозяйственная деятельность:
– диоксид углерода (СО2 ) является наиболее важным по влиянию на климат парниковым газом. За последние 250 лет наблюдалось беспрецедентное по скорости увеличение его концентрации в атмосфере на 35%. В 2005 г. она составила 379 млн–1;
– метан (СН4) является вторым по значимости парниковым газом после СО2; его концентрация увеличилась в 2,5 раза по сравнению с доиндустриальным периодом и составила 1774 млрд–1 в 2005 г.;
– закись азота (N2O), ее концентрация увеличилась на 18% к 2005 г. по сравнению с доиндустриальным периодом и составила 319 млрд–1; в настоящее время примерно 40% количества N2O, поступающего в атмосферу, обусловлено хозяйственной деятельностью (удобрения, животноводство, химическая промышленность).
На рис. 4.7 представлены временной ход концентрации диоксида углерода (а), метана (б) и закиси азота (в) в атмосфере и их изменения за последние 10 000 лет и начиная с 1750 г. Временной ход получен по результатам измерений в ледовых отложениях по результатам различных исследователей и измерений в атмосфере. На рисунке отчетливо прослеживается прогрессирующее увеличение СО2 и других газов за индустриальную эпоху.
Согласно данным Четвертого оценочного доклада МГЭИК (2007), в течение индустриальной эпохи происходит существенный рост атмосферных концентраций климатически активных газов. Так, в течение последних 250 лет атмосферные концентрации двуокиси углерода (СО2) возросли с 280 до 379 ррm (миллионные доли на единицу объема). Современная концентрация парниковых данных в атмосфере, как это следует из анализа пузырьков воздуха из ледниковых кернов, сохранивших состав древней атмосферы Антарктиды, намного выше, чем когда-либо за последние 10 тыс. лет. Глобальная атмосферная концентрация метана возросла с 715 до 1774 ррв (миллиардные доли на единицу объема) за период индустриальной эпохи. Наиболее сильный рост концентрации парниковых газов наблюдается в последние десятилетия, в результате чего происходит нагрев атмосферы.
Таким образом, процесс современного потепления климата происходит на фоне устойчивого роста концентрации парниковых газов, и в первую очередь, углекислого газа (СO2). Так, по данным на 1999 г., эмиссия СO2 в результате человеческой деятельности, от сжигания ископаемых видов горючего, достигла в 1996 г. 6,2 млрд т, что больше, чем в 1950 г. почти в 4 раза. С 1750 по 2000 г. произошло увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере на 31% (Переведенцев Ю.П., 2009).
Временной ход концентрации СО2 на российской станции Териберка (рисунок 4.8) показывает, что средняя за 20 лет скорость роста СО2 составила 1,7 млн–1 в год при значительных сезонных колебаниях, равных 15÷20 млн–1.
Рис. 2.8. Временной ход концентрации СО2 в атмосфере на станции Териберка (Кольский полуостров) за период наблюдений с 1988 г. Точками и линиями показаны единичные измерения (1), сглаженный сезонный ход (2) и многолетний тренд (3) СО2 Концентрация СО2, млн–1 (ОД, 2008)
Источник: ggf.tsu.ru