FIZYKA ATMOSFERY

Studia niestacjonarne

Fizyka

ś

rodowiska

Jest to cz

ęść

fizyki dotycz

ą

ca poznania i

pomiarów zjawisk przyrodniczych
wyst

ę

puj

ą

cych w

ś

rodowisku. Jej

zadaniem jest zapobieganie
niekorzystnym zjawiskom, które mog

ą

wyst

ą

pi

ć

, jak równie

ż

neutralizacji ju

ż

istniej

ą

cych. Wykorzystuje narz

ę

dzia

stosowane w ró

ż

nych działach fizyki i

posługuje si

ę

metodami matematycznymi

fizyki.

2

Chemia

ś

rodowiska

Zajmuje si

ę

wła

ś

ciwo

ś

ciami chemicznymi,

procesami i oddziaływaniem antropogenicznym,
które s

ą

charakterystyczne dla atmosfery,

hydrosfery i l

ą

du.

Inne gał

ę

zie (dziedziny) nauki o

ś

rodowisku s

ą

bezpo

ś

rednio zainteresowane (bazuj

ą

) kontrol

ą

i

regulacjami prawnymi dotycz

ą

cymi czynników

potencjalnie szkodliwych lub ich wpływem na

ż

ywe organizmy.

3

Atmosfera

Jest to gazowa powłoka otaczaj

ą

ca Ziemi

ę

,

utrzymywana przez siły grawitacji. G

ę

sto

ść

atmosfery osi

ą

ga maksimum tu

ż

nad stał

ą

powierzchni

ą

Ziemi i stopniowo maleje wraz z

wzrostem odległo

ś

ci od niej, a

ż

w ko

ń

cu staje

si

ę

nieodró

ż

nialna od g

ę

sto

ś

ci gazu

mi

ę

dzyplanetarnego. W miar

ę

oddalania si

ę

od

powierzchni Ziemi mo

ż

na wyró

ż

ni

ć

warstwy o

wyra

ź

nie odmiennych wła

ś

ciwo

ś

ciach, które s

ą

siedliskiem wielu ró

ż

nych zjawisk fizycznych i

chemicznych.

4

5

BUDOWA ATMOSFERY

6

TROPOSFERA

Strefa le

żą

ca nad powierzchni

ą

Ziemi, najcie

ń

sza, ale te

ż

najg

ę

stsza z

wszystkich warstw atmosfery. Stanowi ona ok. 80% jej całkowitej masy. Jej
wysoko

ść

uzale

ż

niona jest od maksymalnej wysoko

ś

ci do jakiej dociera

konwekcja, a wi

ę

c nad zimnymi biegunami ko

ń

czy si

ę

ona ju

ż

na wys. 8 km,

natomiast nad si

ę

ga nawet 18 km.

Ci

ś

nienie atmosferyczne i g

ę

sto

ść

powietrza spadaj

ą

tutaj z wysoko

ś

ci

ą

najszybciej. Na wysoko

ś

ci ok. 11 km panuje ju

ż

temperatura -50°C, podczas

gdy przy powierzchni mo

ż

e utrzymywa

ć

si

ę

15°C. Na poziomie morza

ś

rednie ci

ś

nienie wynosi 1013,27 hPa, a g

ę

sto

ść

powietrza ok. 1,225 kg/m3

(atmosfera wzorcowa). Poni

ż

ej 5 km n.p.m. znajduje si

ę

50% całego

atmosferycznego powietrza.
W troposferze zachodz

ą

wszystkie zjawiska pogodowe oraz cały obieg wody

w przyrodzie. Wyst

ę

puje w niej para wodna, która skraplaj

ą

c si

ę

tworzy

chmury. Charakterystyczn

ą

cech

ą

tej warstwy s

ą

pionowe ruchy powietrza

zwi

ą

zane z konwekcj

ą

. Najwy

ż

sze chmury typu cirrus zło

ż

one z kryształków

lodu si

ę

gaj

ą

wysoko

ś

ci 7 – 13 km. Niekiedy jednak zdarza si

ę

,

ż

e

intensywnie rozbudowana w pionie burzowa chmura Comulonimbus si

ę

gnie

15 km lub nawet wy

ż

ej, a

ż

do granicy ze stratosfer

ą

.

Warunki w troposferze, takie jak odpowiedni skład chemiczny oraz du

ż

e

ci

ś

nienie i g

ę

sto

ść

powietrza, dostatecznie wysoka temperatura i ochrona

przed zabójczym promieniowaniem jonizuj

ą

cym z kosmosu stwarzaj

ą

doskonałe warunki do rozwoju

ż

ycia.

7

OZONOSFERA

Warstwa ozonowa, powłoka ozonowa) – warstwa zwi

ę

kszonej

koncentracji ozonu w stratosferze. Znajduje si

ę

na wysoko

ś

ci ok. 20-

50 km nad Ziemi

ą

. Główna warstwa ozonu znajduje si

ę

25-30 km

nad poziomem morza.

Ozonosfera jest warstw

ą

ochronn

ą

bardzo wa

ż

n

ą

dla

ż

ycia na Ziemi.

Chroni przed promieniowaniem ultrafioletowym, które jest szkodliwe
dla organizmów

ż

ywych. Dzi

ę

ki niej jest mo

ż

liwe

ż

ycie na l

ą

dzie.

Ozonosfera przyczynia si

ę

do wzrostu temperatury w stratosferze,

poniewa

ż

ozon pochłania promieniowanie nadfioletowe.

Co ciekawe, mimo, i

ż

nazwa sugeruje jego du

ż

y udział, cały ozon z

ozonosfery, w warunkach normalnych (1013 hPa, 0

0

C ) utworzyłby

na poziomie morza warstw

ę

grubo

ś

ci ok. 3 mm.

8

Skład powietrza czystego i suchego

do wysoko

ś

ci 80 km (wzorzec)

Gaz

Zawarto

ść

, % obj

.

-----------------------------------------------------------------------------------------------

Azot N

2

78,08

Tlen O

2

20,95

Argon Ar

0,93

Dwutlenek w

ę

gla CO

2

0,03

Neon Ne

0,002

Hel He

0,0005

Krypton Kr

0,0001

Wodór H

2

0,00005

Ksenon Xe

0,000009

Ozon O

3

0,000001

9

Zanieczyszczenia powietrza

Wyst

ę

powanie w atmosferze ró

ż

nych

substancji w takim st

ęż

eniu i przez tak

długi czas,

ż

e prowadzi do szkodliwych

konsekwencji dla zdrowia lub
samopoczucia ludzi, dla organizmów

ż

ywych albo do uszkodze

ń

obiektów

nieo

ż

ywionych.

10

Ź

RÓDŁA ZANIECZYSZCZE

Ń

Ś

RODOWISKA

Ź

ródła naturalne – erupcja wulkanów,

po

ż

ary lasów, fermentacja beztlenowa.

Ź

ródła sztuczne (antropogeniczne) – efekt

systematycznej działalno

ś

ci człowieka

(produkcja dóbr) lub awarie zwi

ą

zane z

działalno

ś

ci

ą

człowieka.

11

Wzajemne oddziaływanie zanieczyszcze

ń

Oddziaływania wzajemne

zanieczyszcze

ń

mog

ą

by

ć

:

• Niezale

ż

ne

• Sumaryczne

• Synergetyczne

• Antagonistyczne

12

Główne zanieczyszczenia powietrza

Dwutlenek siarki SO

2

Tlenki azotu NO

x

Tlenek w

ę

gla CO

W

ę

glowodory

Ozon troposferyczny O

3

Pyły – zawieszony, opadaj

ą

cy

Metale ci

ęż

kie

13

Skutki zanieczyszczenia powietrza

Smog

Dziura ozonowa

Globalne ocieplenie

Kwa

ś

ne deszcze

Ozon przygruntowy

14

WYBRANE DEFINICJE PODSTAWOWE

wg Prawa Ochrony

ś

rodowiska (1)

EMISJA – s

ą

to wprowadzane bezpo

ś

rednio lub

po

ś

rednio, w wyniku działalno

ś

ci człowieka, do

powietrza, wody, gleby lub ziemi:

a) substancje

b) energie takie jak ciepło, hałas, wibracje

lub pole elektromagnetyczne.

POMIAR – rozumie si

ę

przez to równie

ż

obserwacje i analizy.

15

DEFINICJE PODSTAWOWE

(2)

POWIETRZE – rozumie si

ę

przez to powietrze

znajduj

ą

ce si

ę

w troposferze, z wył

ą

czeniem

wn

ę

trz budynków i miejsc pracy.

POZIOM SUBSTANCJI W POWIETRZU –
rozumie si

ę

przez to st

ęż

enie substancji w

powietrzu w odniesieniu do ustalonego czasu
lub opad takiej substancji w odniesieniu do
ustalonego czasu i powierzchni.

16

DEFINICJE PODSTAWOWE

(3)

RÓWNOWAGA PRZYRODNICZA – rozumie si

ę

przez to stan, w którym na okre

ś

lonym obszarze

istnieje równowaga we wzajemnym oddziaływaniu:
człowieka, składników przyrody

ż

ywej i układu

warunków siedliskowych tworzonych przez składniki
przyrody nieo

ż

ywionej.

STANDARD JAKO

Ś

CI

Ś

RODOWISKA – rozumie

si

ę

przez to wymagania, które musz

ą

by

ć

spełnione

w okre

ś

lonym czasie przez

ś

rodowisko jako cało

ść

lub jego poszczególne elementy przyrodnicze.

17

DEFINICJE PODSTAWOWE

(4)

WIELKO

ŚĆ

EMISJI – rozumie si

ę

przez to

rodzaj i ilo

ść

wprowadzanych substancji lub

energii w okre

ś

lonym czasie oraz st

ęż

enia

lub poziomy substancji lub energii, w
szczególno

ś

ci w gazach odlotowych,

wprowadzanych

ś

ciekach oraz wytwarzanych

odpadach

18

DEFINICJE

PODSTAWOWE

(5)

ZANIECZYSZCZENIE – rozumie si

ę

przez to

emisj

ę

, która jest szkodliwa dla zdrowia ludzi lub

stanu

ś

rodowiska, powoduje szkod

ę

w dobrach

materialnych, pogarsza walory estetyczne

ś

rodowiska lub koliduje z nim, uzasadnionymi

sposobami korzystania ze

ś

rodowiska

19

20

Efekt cieplarniany

Jest to zjawisko zachodz

Jest to zjawisko zachodz

Jest to zjawisko zachodz

Jest to zjawisko zachodząąąące w atmosferze, powoduj

ce w atmosferze, powoduj

ce w atmosferze, powoduj

ce w atmosferze, powodująąąące naturalny

ce naturalny

ce naturalny

ce naturalny

wzrost temperatury Ziemi poprzez zatrzymanie energii s

wzrost temperatury Ziemi poprzez zatrzymanie energii s

wzrost temperatury Ziemi poprzez zatrzymanie energii s

wzrost temperatury Ziemi poprzez zatrzymanie energii słłłłonecznej

onecznej

onecznej

onecznej

przez tzw. gazy cieplarniane, takie jak:

przez tzw. gazy cieplarniane, takie jak:

przez tzw. gazy cieplarniane, takie jak:

przez tzw. gazy cieplarniane, takie jak:

---- para wodna (H

para wodna (H

para wodna (H

para wodna (H

2222

O),

O),

O),

O),

---- dwutlenek w

dwutlenek w

dwutlenek w

dwutlenek węęęęgla (CO

gla (CO

gla (CO

gla (CO

2222

),),),),

---- metan (CH

metan (CH

metan (CH

metan (CH

4444

).).).).

kt

kt

kt

któóóóre poch

re poch

re poch

re pochłłłłaniaj

aniaj

aniaj

aniająąąą i odbijaj

i odbijaj

i odbijaj

i odbijająąąą energi

energi

energi

energięęęę....

Bez gaz

Bez gaz

Bez gaz

Bez gazóóóów cieplarnianych temperatura na naszej planecie by

w cieplarnianych temperatura na naszej planecie by

w cieplarnianych temperatura na naszej planecie by

w cieplarnianych temperatura na naszej planecie byłłłłaby o 30

aby o 30

aby o 30

aby o 30

stopni Celsjusza ni

stopni Celsjusza ni

stopni Celsjusza ni

stopni Celsjusza niżżżższa i Ziemia nie nadawa

sza i Ziemia nie nadawa

sza i Ziemia nie nadawa

sza i Ziemia nie nadawałłłłaby si

aby si

aby si

aby sięęęę do

do

do

do

zamieszkania.

zamieszkania.

zamieszkania.

zamieszkania.

21