Забруднення атмосфери

В атмосферу надходить також значна кількість вуглекислого газу. Загальна маса вуглекислоти в атмосфері 2650000000000 тонн, що відповідає природної концентрації 3,25 * 10-4. Це відношення числа молекул СО2 до загального числа молекул повітря. З 700 мільярдів тонн вуглецю в атмосфері на синтез вуглеводнів щорічно йде з атмосфери 150 мільярдів тонн. Стільки ж надходить в атмосферу і в результаті гниття, і в процесі дихання. Без втручання людини рівновагу тривалий час може залишатися непошкодженими. При спалюванні мінерального і органічного палива в системі Земля – повітря маса вуглецю в атмосфері збільшується на 5 мільярдів тонн на рік. Це помітно. Концентрація С02 з 1958 по 1976 рік зросла лише на 4 відсотки. (Але не на 10 відсотків, як передбачалося при прирості 5 мільярдів тонн вуглецю !) Мабуть, частина вуглецю в атмосферу не переходить, а зв’язується в продуктах фотосинтезу, утворення яких стимулюється зростанням СO2 в приповерхневих шарах атмосфери. Значить, за останні два десятки років швидкість фотосинтезу на планеті зросла принаймні на 4 відсотки. Отже, на 10 відсотках суші, що відповідає площі сільськогосподарських угідь, щорічний урожай еквівалентний вступу у сферу обігу 3 мільярдів тонн вуглецю. З урахуванням видобутку вугілля, нафти, горючих сланців в 2020 році в атмосферу може надійти 13 мільярдів тонн вуглецю. За цей термін атмосфера збагатиться ще більше вуглекислотою і концентрація СО2 досягне 3,64-10-4. Таким чином, зміна концентрації С02 в атмосфері буде такою, як у кімнаті об’ємом 35 кубічних метрів, де дихав протягом 5 хвилин одна людина.

Багато хто вважає, що при зростанні С02 в атмосфері клімат потеплішає («парниковий ефект»). Однак приріст тепла при збільшенні концентрації С02 на 10 відсотків складе лише 0,2 ° С. Найімовірніше, на початку XXI століття відбудеться не теплове забруднення атмосфери, а збільшиться зростання продуктивності сільського господарства. Молекулярний склад земної атмосфери змінити, досить важко.

Атмосфера Землі різко відрізняється від атмосфер інших планет. Наприклад, в атмосфері Венери СО2 90 об’ємних відсотків, а молекулярного кисню лише 0,1 відсотка. Тиск у поверхні Венери 9000 кілопаскалей, а температура 740 К. Отже, за певних умов на поверхні Венери можуть утворитися гірські породи типу земного граніту. В атмосфері Юпітера водень, гелій, азот і вуглець знаходяться в таких же пропорціях, як в атмосфері Сонця. У 1974 році на Юпітері виявлено воду в концентрації в 100 разів нижче, ніж на Сонці. Закономірне питання: чи не є атмосфера Юпітера моделлю праатмосферу Землі ?

Судячи з розрахунків, 3 мільярди років тому на поверхні Землі повітря було нагріте до 71 ° С; 1,2 мільярда років тому його температура була вже тільки 32 ° С, а в ранньому палеозої 20 ° С. У тріасі (225-190 мільйонів років тому) температура повітря піднялася до +40 ° С, а з мезокайнозоя помітно похолодало – до 17 ° С.

В даний час середня температура повітря біля поверхні Землі 14,2 ° С (у Північній півкулі 15,2 ° С, у Південному 13,3 ° С). Значить, у віддаленому минулому (в археї і протерозої) інтенсивність процесів метаморфізму гірських порід стимулювалася тепловим екраном атмосфери; теплової градієнт планети був іншим.

За палеонтологічними даними, 700 тисяч років тому раптово вимерли багато видів мікроорганізмів. Пояснюючи це явище, вчені прийшли до висновку, що тоді сталася переполюсовка магнітного поля Землі. Захисний екран атмосфери був ослаблений, і космічні частинки утворили значні маси окису азоту, яка зруйнувала озоновий екран. Природно, подібні явища можуть бути викликані і людською діяльністю, Наприклад, продукт вихлопів реактивних літаків – окис азоту – накопичується у верхніх шарах тропосфери.
Озон складає лише мільйонну частку атмосфери і зосереджений головним чином у стратосфері на висоті 15-60 кілометрів. Його захисна роль полягає в тому, що він прекрасно поглинає ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 0,2 мікрометра, а також відображає інфрачервоне випромінювання Землі. Озон утворюється при розщепленні молекул кисню випромінюванням з довжиною хвилі коротше 200 000 тисяч нанометрів. Мабуть, на висоті 20-30 кілометрів створені оптимальні умови стійкості такого нестабільного з’єднання, як озон.

В даний час все частіше в промисловості та побуті використовують неотруйні і хімічно інертні фреони – фторхлорметани. Фреон – 12 (СF2СI) кипить при температурі мінус 30 ° С. Точка кипіння фреону – 11 (СFСI2) плюс 24 ° С. Обидва ці фреону відмінні піноутворювачі в вогнегасниках і пропелленти в аерозольних упаковках. Крім того, фреон – 12 застосовують в рефрижераторних установках. У 1974-1975 роках з’явилися наукові повідомлення про те, що в стратосфері фреони руйнуються ультрафіолетовими променями, а хлор реагує з озоном. За вимірами 1975 фреону – 11, фреону – 12, трихлоретан і чотирихлористого вуглецю в тропосфері міститься 10-130 частин на мільйон, а це становить 4 краплі в 380 літрах.

Фреони не руйнуються дощем. Під дією променів з довжиною хвилі 184-225 нанометрів вони фотолітичних розкладаються і стають джерелом хлору:
СFСI3 + hv => СFСI2 + СI,
СF2СI2 + hv => СF2СI + СI.
Потім хлор каталитически розкладає озон:
СI + 03 => CIO + O2,
СЮ + О = > СI + O2,
O3 + O => O2 + O2.
Тривога вчених зрозуміла; якщо викид фреонів в атмосферу не буде припинений до 2015 року, то кількість озону в стратосфері впаде до 2020 року на 10 відсотків. Отже, посилиться ультрафіолетове опромінення і, як наслідок, зросте частота захворювань на рак шкіри.
Загроза серйозна, адже тільки США в 2004 році виробили 2,3 мільйона тонн фреонів, в порівнянні з 2002 роком темп приросту склав 54 відсотки. У 2005 році світ виробив 6 мільярдів штук аерозольних упаковок на основі фреонів (з них в США 2,35 мільярда штук). Таким чином, зручні у побуті витончені флакончики з духами, дезодорантами, отрутами проти комах і лаком для перук являють собою «екологічну диверсію».

Але фреони – тільки одна із загроз. Виробництво інших хлорних похідних також зростає. Ракетним паливом є NH4CIO4. І доставляються продукти згоряння відразу на велику висоту.
Ведуться ретельні дослідження проблеми фторхлоруглеродов, в тому числі і з супутників «ВАТ – 3», «Німбус», «Есплорер – Е». Апарати стеження доставляються на орбіти ракетами. І попутно забруднюють атмосферу окисом азоту. Чи не небезпечно це ? Підраховано, що при вході в щільні шари атмосфери космічний корабель викидає окис азоту в кількості, рівній 7-9 відсоткам маси корабля. Навіть 100 космічних кораблів додадуть в атмосферу всього лише 950-1000 тонн окису азоту, а автомобілями і тепловими електростанціями США викидається 15 мільйонів тонн цього газу. Отже, загроза забруднення атмосфери азотом йде із Землі. Не останню роль відіграють азотні добрива: їх виробляють приблизно 50 мільйонів тонн на рік, третя частина марно йде в річки і озера і, перетворюючись на окис азоту, разом з парами води досягає стратосфери, де остання починає руйнівну роботу проти озонового екрану планети.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Місця походження рас