ATMOSFERA

Atmosfera - to gazowa, zewnętrzną powłoka Ziemi.
Złożona jest z mieszaniny gazów.

Stałe składniki powietrza: azot, tlen, argon, neon, hel, metan, krypton, wodór

Zmienne składniki powietrza: para wodna, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, dwutlenek azotu, ozon

Gazy szlachetne - hel, neon, krypton i ksenon

Inne gazy  - metan, wodór, tlenek i podtlenek azotu, ozon i związki siarki, radon, jod, amoniak, pyły gleb, mikroorganizmy oraz substancje powstające w wyniku działalności gospodarczej człowieka

Najistotniejsza funkcja atmosfery to - umożliwienie rozwoju życia na Ziemi poprzez:

- osłonę przed ucieczką ciepła w przestrzeń kosmiczną,

- osłona przed jonizującym promieniowaniem kosmicznym i słonecznym.

TERMOSFERA

MEZOPAUZA

MEZOSFERA

STRATOPAUZA

STRATOSFERA

OZONOSFERA

TROPOPAUZA

TROPOSFERA

Troposfera

warstwa od 7 – do 17 km,

najgrubsza nad równikiem ,

najcieńsza nad biegunami,

gromadzi 80% powietrza atmosferycznego,

około 100% pary wodnej,

zachodzą w niej wszystkie zjawiska pogodowe.

Właściwości fizyczne powietrza

1. Temperatura powietrza – zależy od Słońca i temperatury wewnętrznej Ziemi,
- od pory roku (kąt padania promieni słonecznych),
- od intensywności pochłaniania ciepła przez glebę.

Temperatura optymalna, tzn. najkorzystniejsza dla ustroju ludzkiego wynosi przeciętnie 16 – 18 ^oC, przy założeniu, że jesteśmy odpowiednio ubrani.


2. Wilgotność powietrza – zależy od ilości zawartej w nim pary wodnej.

WILGOTNOŚĆ MAKSYMALNA - największa ilość pary wodnej
w powietrzu, która może być zawarta w powietrzu w danej temperaturze tzn. że powietrze uzyskało stan całkowitego nasycenia parą wodną.
Zwiększenie ilości pary wodnej wywoła tzw. PUNKT ROSY - występuje między innymi przy obniżeniu temperatury powietrza nasyconego parą wodną.

• WILGOTNOŚĆ BEZWZGLĘDNA (absolutna) - ilość pary wodnej, która znajduje się w danej chwili w powietrzu.

• WILGOTNOŚĆ WZGLĘDNA - stosunek wilgotności bezwzględnej do maksymalnej wyrażony w procentach;
  określa stopień nasycenia danego powietrza parą wodną.

Norma wynosi: 40 - 60 %

3. Ruch powietrza (wiatr) – powstaje w wyniku różnicy temperatur oraz różnicy ciśnienia mas powietrza.

Pomiary wiatru.

Do przybliżonego określenia prędkości (siły) wiatru służy skala Beauforta. Opracowano ją do oceny wiatru na morzu, ale jest też wariant dla warunków lądowych. Określa ona siłę wiatry w stopniach Beauforta na podstawie zachowania się dymu, drzew…

WIATROMIERZ WILDA - stosuje się do pomiaru prędkości wiatru od ok. 1m/s do 20 m/s.

4. Ciśnienie słupa powietrza o masie 1,033 kg na 1 cm² powierzchni zostało nazwane ciśnieniem atmosferycznym –
- 1 atmosfera.

Ciśnienie powietrza zmienia się w przybliżeniu wykładniczo wraz z wysokością n.p.m., powietrze staje się coraz rzadsze i chłodniejsze.

Przykładowo, ciśnienie na wierzchołku Mount Everest (8 848 m n.p.m.) wynosi ok. 280 hPa, czyli jest w przybliżeniu 4 razy mniejsze niż na poziomie morza 1013,25 hPa.

Klimat Polski, pod względem zdrowotnym:

1. Duże wahania temperatur i silne wiatry – skłonność do chorób dróg oddechowych, zaburzeń termoregulacji.
2. Skąpe nasłonecznienie i znaczna ilość opadów powodują występowanie chorób reumatycznych, gruźlicy oraz krzywicy u dzieci.
3. Znaczne wahania ciśnienia i inne w/w czynniki są przyczyną częstego występowania chorób naczyń wieńcowych serca.
4. Nasilają się choroby alergiczne – astma oskrzelowa, katar sienny.

Powietrze, którym oddychamy na co dzień pełne jest szkodliwych substancji. Kurz, roztocza, pył z dywanów, mebli i farb, cząsteczki detergentów, pyłki roślin, sierść zwierząt, dym tytoniowy itd. przyczyniają się do powstawania reakcji alergicznych i chorób układu oddechowego.

Co piąty mieszkaniec Europy Środkowej jest alergikiem. Liczba osób cierpiących z powodu alergii wzrasta w dramatycznym tempie wraz ze wzrostem zanieczyszczenia powietrza. Głównym alergenem są pyłki roślin (50% przypadków) i sierść zwierząt (25%).

TERMOREGULACJA
Główny ośrodek regulacji temperatury ciała
znajduje się w podwzgórzu. Jego przednia część
zawiera ośrodek termostatyczny i związana jest
z regulacją procesów utraty ciepła i zmniejszania jego produkcji (pocenie, rozszerzanie naczyń skóry), natomiast tylna część podwzgórza łączy się z reakcjami odruchowymi na zimno, a więc z zachowaniem ciepła i ze wzrostem jego produkcji (drżenie mięśniowe i skurcz naczyń skórnych).

BIERNA UTRATA CIEPŁA

polega na fizycznym przechodzeniu ciepła z ustroju o wyższej temperaturze do otoczenia o temperaturze niższej.

1. PROMIENIOWANIE ( radiacja )
   polega na emisji ciepła do otoczenia; w zwykłych warunkach człowiek traci ok. 45% ciepła przez promieniowanie.

2. KONWEKCJA
   to ruch cząstek powietrza nagrzewających się od powierzchni skóry.

3.  PRZEWODNICTWO CIEPLNE ( kondukcja )
   oddawanie ciepła na granicy zetknięcia się skóry z powietrzem.

Czynna utrata ciepła
zachodzi wtedy, gdy bierna utrata ciepła staje się niedostateczna i gdy zaczyna nam grozić przegrzanie.

Czynna utrata ciepła polega przede wszystkim na zwiększonym poceniu się i parowaniu potu z powierzchni skóry.

Czynniki meteorologiczne a zdrowie człowieka

Działania meteorotropowe – wpływ na organizm ludzki czynników fizycznych powietrza, takich jak:
- temperatura – działanie ogólne i miejscowe,
- wilgotność – duża wilgotność zarówno w temperaturze wysokiej jak i niskiej działa ujemnie na organizm człowieka,
- ruch powietrza – wpływa na oddawanie ciepła z organizmu,
- ciśnienie.

• Zbyt duże straty ciepła prowadzą do hipotermii – (oziębienie organizmu, temperatura spada poniżej bezwzględnego minimum normy fizjologicznej czyli 36 °C)

• Osłabione pozbywanie się nadmiaru ciepła prowadzi do hipertermii – (przegrzanie organizmu).

Skala temperatur efektywnych (ET) pozwala przewidzieć wrażenie cieplne w zależności od temperatury, wilgotności
i ruchu powietrza. Temperatura efektywna jest to wskaźnik intensywności ciepła odczuwanego przez ustrój.Pas komfortu cieplnego - utrata ciepła drogą bierną jest minimalna a czynna jeszcze się nie zaczęła. od 17 – 20 ET w lecie, 15 – 18 ET zimą.

• Z ciśnieniem atmosferycznym związana jest miedzy innymi Choroba kesonowa inaczej choroba dekompresyjna, zawodowa choroba nurków i robotników pracujących w kesonach. Wywołuje zespół objawów, które pozostają w związku ze zbyt gwałtowną zmianą wysokiego ciśnienia, jakie panuje głęboko pod wodą – zbyt szybkie uwalnianie nagromadzonego azotu który wydziela się we krwi w postaci pęcherzyków gazu.

• Drugim bardzo ważnym zagadnieniem związanym z ciśnieniem atmosferycznym jest choroba górska - zespół objawów pojawiających się podczas przebywania na dużych wysokościach. Przyśpieszona akcja serca, zwiększona liczba oddechów na minutę, duszność, osłabienie, zawroty głowy, nudności krwawienie z nosa, utrata przytomności.

Zanieczyszczenia powietrza
- to wszystkie substancje stałe, ciekłe lub gazowe, których udziały w powietrzu przekracza średnią zawartość tych substancji w czystym powietrzu.

Zanieczyszczeniami powietrza są składniki, które są emitowane do atmosfery w wyniku działalności samej przyrody lub w wyniku działalności człowieka

Źródła zanieczyszczeń atmosfery

a) źródła naturalne, do których należą:

• - wulkany (ok. 450 czynnych), z których wydobywają się m.in. popioły wulkaniczne i gazy (CO₂ , SO₂, H₂S - siarkowodór i in.);

• - pożary lasów, sawann i stepów (emisja CO₂, CO i pyłu);

• - bagna wydzielające m.in. CH₄ (metan), CO₂, H₂S, NH₃;

• - gleby i skały ulegające erozji, burze piaskowe (globalnie do 700 mln. t pyłów/rok );

• - tereny zielone, z których pochodzą pyłki roślinne.

b) źródła antropogeniczne ( energetyczne, przemysłowe, komunikacyjne, komunalne)

W skutek działalności człowieka do atmosfery dostają się setki różnych substancji, lecz tylko najbardziej charakterystyczne zanieczyszczenia powietrza, są przedmiotem stałych badań, głównie z uwagi na ich uciążliwość i toksyczność –
- monitoring zanieczyszczeń.

Do takich zalicza się pyły (PM 10, PM 2,5), tlenki węgla, tlenki siarki i azotu, ozon, WWA i BaP, substancje smołowe, metale ciężkie

 Najważniejsze skutki antropopresji na atmosferę:

• powstawania smogu,

• efekt cieplarniany,

• kwaśne deszcze,

• zmniejszanie warstwy ozonu,

• zachwianie równowagi ekologicznej między tlenem i dwutlenkiem węgla,

• zachwianie równowagi biologicznej ekosystemów,

• pogarszanie jakości żywności,

• zanieczyszczanie gleby i wody.

Smog (mgła toksykologiczna) - to mieszanka pary wodnej, bądź mgły z zanieczyszczeniami pyłowymi i gazowymi. Powstaje przez skumulowanie się znacznej ilości zanieczyszczeń na niewielkim obszarze (np. w mieście). Sprzyjają temu bezwietrzne warunki pogodowe i tzw. inwersja termiczna. Jest groźnym zjawiskiem, dlatego w miastach i okręgach przemysłowych prowadzi się ciągły monitoring stopnia zanieczyszczenia powietrza.

Smog Londyński
Smog londyński występuje w wielkich aglomeracjach w klimacie umiarkowanym. Najczęściej występuje między listopadem, a styczniem. Jest efektem spalania węgla w połączeniu z dużą koncentracją sadzy oraz tlenków siarki i węgla.
Wynikiem oddziaływania na organizmy zwierzęce i ludzi są schorzenia dróg oddechowych i układu krążenia.
Poza Londynem smog siarkowy występuje również na terenie okręgu przemysłowego w Belgii, na obszarze Linczu (Austria), w Nowym Jorku, Berlinie czy Tokio.

Smog Los Angeles

Smog Los Angeles jest przykładem smogu fotochemicznego, powstaje w klimacie subtropikalnym lub tropikalnym.
Tworzy się ze spalin samochodowych, które zawierają czad, węglowodory i tlenki azotu. Działające na nie promienie słoneczne wywołują reakcje zachodzące pomiędzy nimi, co warunkuje powstanie substancji o właściwościach silnie utleniających.
Smog fotochemiczny uszkadza drogi oddechowe. Na powstawanie smogu fotochemicznego duży wpływ ma ozon. Jest on współuczestnikiem podczas tworzenia się smogu fotochemicznego.

Efekt cieplarniany
– zjawisko podwyższenia temperatury planety powodowane obecnością gazów cieplarnianych w atmosferze.

Zmiany powodujące wzrost roli efektu cieplarnianego mogą być jedną z przyczyn globalnego ocieplenia.

Tzw. Wielka piętka gazów cieplarnianych:

• CO₂ – ok. 50% udziału w efekcie cieplarnianym,

• Metan - ok. 15% udziału w efekcie cieplarnianym,

• Ozon troposferyczny – ok.12% udziału w efekcie cieplarnianym,

• Podtlenek azotu - ok. 6% udziału w efekcie cieplarnianym,

• Freony - ok. 14% udziału w efekcie cieplarnianym.

Rola poszczególnych gazów w tworzeniu efektu cieplarnianego jest funkcją wielkości emisji, właściwości radiacyjnych oraz długotrwałości ich przebywania w atmosferze.

Kwaśne deszcze
– opady atmosferyczne, o odczynie kwaśnym; zawierają kwasy wytworzone w reakcji wody z pochłoniętymi z powietrza gazami, takimi jak: dwutlenek siarki, tlenki azotu, siarkowodór, chlorowodór, wyemitowanymi do atmosfery w procesach spalania paliw, produkcji przemysłowej, wybuchów wulkanów, wyładowań atmosferycznych i innych czynników naturalnych.

Zakwaszenie gleby ma poważne skutki biologiczne:

• obniżenie wartości pH – zagranicę kwaśnych opadów przyjmuje się pH 5,6.

• wzrost zawartości aluminium i innych trujących metali

• utrata substancji pokarmowych takich jak potas, magnez czy wapń wskutek zwiększonego wymywania.

• uszkodzenie korzeni, które nie mogą pobierać wystarczającej ilości wody i składników odżywczych

• zagrożenie symbiozy korzeni i grzybów lub bakterii przyswajających azot z powietrza i przetwarzających go na formę dostępną roślinom.

Dziura ozonowa to zjawisko zmniejszonego stężenia ozonu w stratosferze, czyli w górnych warstwach atmosfery na wysokości od 10 km do 50 km, gdzie występuje warstwa o podwyższonej koncentracji ozonu zwana ozonosferą.

• Zjawisko dziury ozonowej zostało wywołane zanieczyszczeniem atmosfery przez człowieka związkami reagującymi z ozonem, którymi są freony, tlenki azotu, chlorek metylu i bromek metylu.

• Miejscem występowania zjawiska jakim jest dziura ozonowa na ziemi są przede wszystkim obszary podbiegunowe, czyli Antarktyda, oraz w ostatnich latach również południowa Argentyna i Chile.