Состав атмосферного воздуха

Роль атмосферного воздуха в формировании планетарных процессов настолько велика, что он был первым объектом систематических наблюдений, проводимых после Стокгольмской конференции по ОС (1972 г.), в рамках системы глобального мониторинга (ГСМОС/СЕМS). Именно ГСМОС позволяет получать информацию об изменениях климата и об опасностях, связанных с нарушением функции “озонового” экрана, закономерностях функционирования биогеоценозов и т.д. Как на региональном так и на локальном уровнях необходимо систематическое наблюдение за загрязнением воздушной Среды.

В этих случаях мониторинг атмосферного воздуха рассматривают как информационную систему, служащую основой для принятия экологически значимых управленческих решений.

Давно осознано влияние качества атмосферного воздуха на здоровье и благополучие человека. Действительно, количество воздуха, проходящего в сутки через легкие человека без всякой предварительной очистки, составляет 13-15 килограммов, что 6-7 раз превышает количество потребляемой в пищу.

Атмосфера является составной частью биосферы и представляет собой газообразную оболочку Земли, вращающуюся вместе с ней как единое целое. Эта оболочка слоиста. Каждый слой имеет свое название и характерные физико-химические особенности. Условно принято атмосферу делить на две большие составные части: верхнюю и нижнюю. Наибольший интерес представляет для нас нижняя часть атмосферы, главным образом тропосфера, поскольку в ней происходят основные метеорологические явления, влияющие на загрязнение атмосферного воздуха.

В тропосфере находится большая часть космической и антропогенной пыли, водяного пара, азота, кислорода и инертных газов. Она практически прозрачна для проходящей через нее коротковолновой солнечной радиации. Вместе с тем содержащиеся в ней водяной пар, углекислота и озон (коротковолновые излучения) довольно сильно поглощают тепловое (длинноволновое) излучение нашей планеты, в результате чего тропосфера нагревается. Это нагревание является причиной вертикального перемещения потоков воздуха, конденсации водяного пара, образования облаков и выпадения осадков. Установлено, что в тропосфере температура падает на (0,5 - 0,6) °С на каждые 100 м высоты. Распределение температур в приземном слое атмосферы является важнейшей причиной формирования климата и его характеристик.

Смесь газов, составляющих атмосферу, называют воздухом, который состоит из:

- азот - 78,084%(по объему)

- кислород - 28,946%

- аргон - 0,934%

- диоксид углерода - 0,033%

- неон (Nе) - 18,18*10^-4

- гелий (Не) - 5,24*10^-4

- метан (СН₄) - 1,3*10^-4

- криптон (Кr) - 1,14*10^-4

- водород (Н₂) - 0,5*10^-4

- оксид азота (N₂О) - 0,35*10^-4

- ксенон (Хе) - 0,087*10^-4

- озон (О₃) - 0,07*10^-4

Кроме того в атмосфере всегда присутствуют взвешенные твердые и жидкие частицы как природного происхождения: морская соль - 15000 т/год, пыление почв - 750 т/год, вулканическая деятельность - 50 т/год, лесные пожары - 35 т/год, метеориты - 1 т/год.

Радиус аэрозольных частиц менее 1 мкм. Более крупные частицы - пыль.

Несмотря на свои малые размеры и невысокие концентрации аэрозольные частицы играют важную роль в формировании климата и тех рисков здоровью населения, которые всегда сопровождают человеческую деятельность. Особенно опасны радиоактивные аэрозоли. Многие реакции, в том числе и фотохимические, протекают с участием аэрозольных частиц, поверхность которых выступает как каталитическая.

Вода в атмосфере.

Процентное содержание водяного пара в воздухе колеблется от 0 до 4% объема. Но пары воды участвуют в протекании многих химических реакций в атмосфере и являются основным источником радикалов - обуславливают трансформацию многих органических и неорганических веществ в атмосфере. Наличие паров воды - обязательное условие образования атмосферных смогов. Кроме того, вода влияет на правильность пробоотбора, так и на правильность проведения ряда анализов.

Так многие вещества в следовых концентрациях сосредоточены в жидкокапельной фазе - что время пребывания этих веществ в атмосфере полностью обусловлено временем пребывания в ней воды. Среднее время пребывания воды в атмосфере - 10 суток, хотя оно может возрастать до 15 суток на полюсах и уменьшаются до 7 суток в. с. широтах.

Природные органические вещества.

Наличие животной и растительной жизни на Земле - причина присутствия в атмосфере небольших по количеству, но важных органических веществ.

Так, метан - ответственен за климатические изменения, благодаря своему парниковому эффекту. Концентрация метана в атмосфере подвержены сезонным колебаниям. Максимум - весна, осень, минимум - зима, лето. Высокое содержание метана более 5*10^-4% (по объему) обнаружено в воздухе под нефтяными, газовыми, каменоугольными провинциями, под сейсмически и тектонически активными районами. Самые низкие концентрации - в воздухе высокогорных районов.