Ochrona atmosfery
-źródła, chemizm i negatywne skutki zanieczyszczenia atmosfery
- efekt cieplarniany, dziura ozonowa, smoga, kwaśne deszcze
-prmieniowanie elektromagnetyczne i jonizujące
-hałas i wibracje
Atmosfera
-gazowa powłoka otaczająca ziemię
-płaszcz ochronny przed środowiskiem zewnętrzym kosmosu (promieniowanie krótkofalowe, korpuskularne)
-kształtuje klimat i pogodę na ziemi
- rezerwuar substancji chemicznych niezbędnych dla biosfery – O2, N2, CO2, pary wodnej
-„filtr” – przepuszczjacy do biosfery prmonieowanie świetlne oraz częściowo cieplne, pochłaniający promieniowanie krótkofalowe zabójcze dla flory i fauny
-osłona przed utratą ciepła z powierzchni ziemi
Rola i znaczenie atmosfery ziemskiej
-pochłanianie szkodliwego dla organizmów żywych promieniowania elektromagnetycznego, całkowicie pochłania promieniowanie o długości fali <300nm, składnikiem który w największym stopniu pochłania to promieniowanie jest ozon
-przepuszcza promieniowanie które jest życiodajne dla organizmów żywych, promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali w zakresie 300-2500nm, część widma promieniowania ultrafioletowego, promieniowanie widzialne w całym zakresie, część promieniowania radiowego
-chroni powierzchnie ziemi przed uderzeniami meteorytów, wyhamowanie impetu uderzenia ciał stałych wchodzących w atmosfere (tarcie), rozgrzewania do wysokich temperatur (spalenie)
-niewielki kontrast termiczny między dniem i nocą (ziemia 1X*C), duża pojemności cieplna atmosfery i łagodzący wpływa wód oceanicznych-gromadzenie nadmiaru energii cieplnej docierającej do powierzchni ziemi
-umożliwia transport i krążenie wod w przyrodzie – cykle hydrologiczne
-ostatnie 200 lat – śmietnik ludzkiej cywilzacji, zanieczyszczenia
Skład (naturalny) chemiczny powietrza atmosferycznego
-n2-78%, o2 -21%, ar-1%, coo2-0,033%, nh4-1,6x10-4%, nox10-10-10-6% obj, para wodna
Zawartości pary wodnej
-waha się w garnicach 0,1-5% zależne od warunków: stopień nasłonecznienia, temp. Pow, temp. Oceanow, prędkość wiatrów, kierunek prądów morskich itp.
-prawie cała para wodna zawarta w atmosferze w postaci chmur w dolnych warstwach troposfery
W ilościach śladowych w powietrzu atmosferycznym występują także
-gazy szlachetne (He, Ne, kr, XE, Ra)
-związki pochodzenia fotochemicznego (h2, h2o2, o3)
-związki pochodzenia biogenicznego (n2o, nh3, ch4)
-naturalne izotopy promieniotwórcze (tryt, węgiel 14)
Do atmosfery dostają się także substancje emitowane ze źródeł naturalnych
-płyny i gazy z erupcji wulkanicznych
-aerozole i gazy emitowane w powierzchni mórz i oceanów
-popioły pochodzenia roślinnego powstające podczas pożarów lasów, stepów, wypalania roślin
-aerozole powstałe w wyniku reakcji chemicznych z procesów rozkładu materii organicznej (co2, nh3,ch4)
-gazy powstające na skutek wyładowań atmosferycznych i spalania się meteorytów
-cząstki roślinne (zarodniki, pyłki kwiatowe) i organizmy żywe (bakterie wirusy, pierwotniaki, grzyby)
Podział atmosfery
- ze względu na skład chemiczny
*homosfera (niezmienny skład chem)
Do wysokości ok. 90 km, jednorodny sklad chemiczny, para wodna jest zmienna
*heterosfera (zmienny skład chem)
Zawiera 0,01% całkowitej masy atmosfery, filtr dla wysokoenergetycznego promieniowania słonecznego
-ze względu na temp.
RYSUNEK :D:D:D:D:D: (temperatura, warstwy atmosfery)
Ze względu na temp atmosfere dzielimy na:
-troposfera
*tropopauza
-stratosfera
*strato pauza
-mezosfera
*menopauza
-termosfera
*jonosfera
*egzosfera
-korona ziemska (kres atmosfery)
TROPOSFERA
-warstawa atmosfery przylegająca do powierzchni ziemi
-do wys 6-8km nad biegunami do ok. 17km nad równikiem (działanie siły odśrodkowej wokół własnej osi, różna ilość energii słonecznej docierającej do powierzchni ziemi miedzy biegunami a równikiem)
-ze wzrostem wysokosci maleje temperatura (ok. 15* przy powierzchni ziemi, na górnej granicy troposfery -56*)
-maleje gęstość powietrza – prawa gazowe i siła grawitacji
-zawiera prawie całą wodę wyst w atmosferze
TROPOPAUZA
-izotermicznie jednorodna warstwa pośrednia nad troposferą
-niska temperatura tej warstwy -56*, cała para wodna ulega kondensacji i sublimacji
-bariera uniemożliwia transport wody do wyższych warstw atmosfery
STRATOSFERA
-do wys. Ok. 50km nad pow ziemi
-dolna stratosfera jest prawie izotermiczna
-od wys ok. 25km (dolna warstwa ozonosfery)- stały wzrost temperatury powietrza – absorpcja promieniowania uv przez cząsteczki ozonu
STRATOPAUZA
-homogeniczna warstwa przejściowa między stratosferą a mezosferą
-grubość ok. 2km
OZONOSFERA
-warstwa w stratosferze na wys. 25km do ok. 50km nad pow ziemi
-osłona absorbująca promieniowanie UV w zakresie 200-330nm (ochrona życia na ziemi)
-najwyższe stężenie osonu (10ppm) występuje w środkowej części ozonosfery
-prawie całe promieniowanie uv, (dł fali <300nm), absorbowanie na górnej granicy ozonosfery (temp. -2*)
-ze wstrostem wysokości temperatura rośnie
Jednostka ilości ozonu występującego w atmosferze – jednostka Dobsona, jedna jednostka (1DU) odpowiada warstwie ozonu o grubości 0,1mm w pionowej kolunie powietrza w normalnych warunkach temperatury i cisnienia
-srednia zawartość ozonu w atmosferze 300-350DU
MEZOSFERA
-spadek temp. Powietrza ze wzrostem wysokości (obniżanie się poziomu promieniowania i absorpcji)
-na gornej granicy mezosfery temperatura wynosi ok. -92*, cisnienie atmosferyczne na górnej granicy mezosfery jest 200x mniejsze niż przy pow. Ziemi
-mezosfera sięga do wysokości ok. 85km nad powierzchnią ziemi i przechodzi w izotermiczną warstwę mezopauze
TERMOSFERA
-wzrost temp z wysokością do ok. 1200* (absorpcja wysokoenergetycznego promieniowania UV<200 przez cząsteczki gazów
- w termosferze wyróżniono 2 podwarstwy
*jonosfera – dolna siegajaca do ok. 1000km nad pow ziemi, bardzo wysoki stopien jonizacji gazow
*egzosfera – gorna powyżej 1000km nad pow ziemi zewnetrzna warstwa atmosfery, przechodzi w korone ziemską
Zanieczyszczenie
Emisja która jest szkodliwa dla zdrowia ludzi lub stanu środowiska, powoduje szkodę w dobrach materialnych, pogarsza walory estetyczne środowiska lub koliduje z innymi uzasadnionymi sposobami korzystania ze środowiska
Emisja –wprowadzenie bezpośrednio lub pośrednio w wyniku działalności człowieka do środowiska substancji lub energii (ciepło, hałas, wibracje, pola elektromagnetyczne)
Zanieczyszczenia powietrza
-stałe ciekłe lub gazowe domieszki
-występujące w ilościach przekraczających wartości naturalnych składników atmosfery
-takie które nie występują w atmosferze w wynikow procesow naturalnych
Samooczyszczanie powietrza
Usuwanie obcych składników lub ich unieszkodliwianie bez interwencji człowieka w toku naturalnych procesów fizycznych, chemicznych lub organicznych
Zanieczyszczenia pierwotne
-zanieczyszczenia występujące w atmosferze w postaci w jakiej zostały wyemitowane
Zanieczyszczenia wtórne
Zanieczyszczenia które powstaly na skutek reakcji chemicznych zanieczyszczen pierwotnych pomiedzy soba, reakcji zanieczyszczen z naturalnymi składnikami atmosfery (np. smog, ozon)
Zanieczyszczenia wtórne powstają często dopiero w znacznej odległości od źródeł emisji
Podział źródeł zanieczyszczeń atmosfery
-naturalne
*niezorganizowane (erozja, pożary lasów, wybuchy wulkanów, ruchy tektoniczne, procesy gnilneitp)
-sztuczne (antropogeniczne)
*niezorganizowane (wysypiska, hałdyitp)
*zorganizowane (procesy wytwórcze: hutniczy, koksowniczy, gazowniczy, chemia, górnictwo, procesy jądrowe, procesy spalania silniki, paleniska)
Działania człowieka powodujące zanieczyszczenia powietrza
-energetyczne spalanie paliw (so2, nox, pyły (pyły metali ciężkich), co2)
-produkcja wyrobów przemysłowych – lzo, ch4, so2, no2, pyły oraz co2
-transport towarów i ludzi (co, nox, nmlzo, co2)
-produkcja rolna (nh4, ch4, n2o)
-ogrzewanie budynków – (gazy cieplarniane, wwa, dioksyny i furany)
Na jakość powietrza w Polsce mają wpływ zanieczyszczenia napływające z obszarów sąsiednich państw-transgeniczne przemieszczanie się zanieczyszczeń powietrza
Zanieczyszczenia emitowane na terenie danego kraju są przenoszone z masami powietrza na obszar innych państwie niekiedy znacznie oddalonych i odwrotnie
Skutki zanieczyszczenia atmosfery
-globalne
*efekt cieplarniany
*dziura ozonowa
-regionalne
*kwaśne deszcze
-lokalne
*smog
Efekt cieplarniany (schemat efektu cieplarnianego)
W skali geologicznej strumień energii docierający do ziemi = strumieniowi energii przez nią wypromieniowanej w przestrzen kosmiczną
- widmo energetyczne promieniowania które dociera do ziemi ze słońca =/= widma energetycznego promieniowania opuszczającego
*do powierzchni ziemi dociera promieniowanie o długości fal w zakresie 200-2000 nm
*ziemia emituje promieniowanie podczerwone (IR) w zakresie 4000-24000
Wypromieniowywanie przez ziemie promieniowanie w zakresie widma światła podczerwonego – ogrzewanie atmosfery – powstawanie efektu cieplarnianego
-promieniowanie ir może być absorbowane tylko przez drgające cżasteczki (dwu, trój, lub wieloatomowe), gazy jednoatomowe nie absorbują promieniowania IR nie są gazami cieplarnianymi
-warunkiem absorpcji IR jest zmiania momentu dipolowego cząsteczki – molekuły gazów dwuatomowych o dużej symetrii (o2, n2, h2) nie pochłaniają promieniowanie IR
-h2o, co2, ch4, n2o, o3 – organiczne związki chlorowco pochodne, pochłaniają IR
Mechanizm powstawania EC
-do górnych warstw atmosfery dociera promienowanie słoneczne
-31% ulega natychmiastwoegmu odbiciu i wraca do przestrzeni kosmicznej (ziemskie albedo)
-z pozostałych 69% promieniowania 24% jest od razu pochłanianie przez atmosfere,
-45% dociera do powierzchni ziemie i zostaje przez nią pochłonięte
-pochłonięta energia nie jest akumulowana lecz powraca do atmosfery w postaci promieniowania cieplnego
W paśmie widm absorbujących gazów cieplarnianych wystepuje szerokie „okno w podczerwieni”, pasmo leżące w zakresie długości fal 8 000-13 000nm, żaden z gazow cieplarnianych nie ma silnych pasm absorpcyjnych, tzw dziura w absorpcji bedaca jedyna możliwościa wypromieniowana energii (radiacji) w przestrzen kosmiczna
EFEKT CIEPLARNIANY, WARSTWA OZONOWA!!!!