환경 안전 측면

환경안전 – 경제적 활동이 인구의 삶과 환경의 질에 미치는 해로운 영향을 과학적으로 제한하거나 제거하는 조건의 총합입니다.

환경 안전은 인간의 생명과 건강에 대한 자연과 그 개발의 기술 프로세스에 대한 최소한의 부정적인 영향을 보장하는 조치 시스템(예측, 계획, 일련의 예방 조치 구현 준비)을 통해 달성됩니다. 인간) 경제 발전 속도를 유지하면서.

환경의 질은 개인의 질로 이루어진다 자연의 구성 요소(대기, 기후, 자연수, 토양 피복 등), 가정용품(생산, 주택, 공공 편의 시설) 및 사회 경제적 조건(소득 수준, 교육).

현재의 역사적 발전 단계에서는 사회와 자연 사이의 상호 작용의 두 가지 형태를 구별하는 것이 관례입니다.

간결한– 천연자원 소비;

환경– 인간과 자연 서식지를 보존하기 위해 자연 환경을 보호합니다.

물질적, 정신적 필요를 충족시키기 위해 환경 자원을 소비하는 사람은 자연 환경을 변화시켜 그 사람 자신에게 영향을 미치기 시작합니다. 부정적인 인위적 활동은 세 가지 주요 방향으로 나타납니다.

· 환경 오염 -구성 요소에 부정적인 영향을 미치는 새롭고 일반적으로 특징적이지 않은 물질을 환경에 도입하거나 환경에 출현시키는 과정입니다.

오염에는 물리적(태양 복사, 전자기 복사 등), 화학적(에어로졸, 중금속 등), 생물학적(세균학적, 미생물학적)의 세 가지 유형이 있습니다. 각 오염 유형에는 특징적이고 구체적인 오염원이 있습니다. 오염원 -오염물질이 환경에 유입되기 시작하는 자연적 또는 경제적 대상. 구별하다 자연스러운그리고 인위적인오염원. 환경으로의 생태독성 물질의 인위적 흐름은 자연적 흐름(50-80%)보다 우세하며 일부 경우에만 비교할 수 있습니다.

· 천연자원의 고갈;

· 자연환경의 파괴.

현대 상황에서 인간이 자연에 미치는 영향의 규모는 전 지구적 수준이 되었으며, 정량적 효과 측면에서 인간 활동은 많은 자연 과정을 초과하여 심각한 환경적 결과를 초래합니다. 인위적 영향은 대기권, 수권, 암석권 등 생물권의 가장 중요한 모든 구성 요소로 확장됩니다. 자세한 특성을 살펴 보겠습니다.

I. 대기 상태의 변화.

대기 – 고도 1000km에 도달하는 행성의 가스 봉투. 이 거리를 벗어나면 대기는 희박해지고 점차 우주 공간으로 이동하게 됩니다. 대기는 모든 생명체의 호흡 기능을 제공합니다. 행성 표면의 일반적인 열 체제를 결정합니다. 태양으로부터 나오는 유해한 우주 방사선과 자외선으로부터 보호합니다. 대기 순환은 지역 기후 조건과 이를 통해 하천 체계, 간접적으로 식생 피복 및 구호 형성 과정에 영향을 미칩니다.

대기를 연구하는 전문가들은 온도에 따라 지구로부터 서로 다른 높이에 위치한 여러 구역을 식별합니다(그림).

대류권지구 표면에 가장 가까운 층으로 높이는 9-16km입니다. 이 층에서는 날씨라고 불리는 현상이 발생합니다.

천장– 높이가 45-50km에 달하는 층. 여기에는 대부분의 대기 오존(20-25km)이 집중되어 있으며, 이는 단파 자외선으로부터 살아있는 유기체를 보호하는 매우 중요한 생물학적 중요성을 갖습니다.

중간권– 지구 표면에서 50-80km 고도에 위치한 층. 이 층은 온도가 급격히 감소하는 것이 특징이므로 상부 경계에서 온도는 -100oC에 도달할 수 있습니다.

열권 80km 이상의 고도에서 시작하여 상한은 600-800km에 이릅니다. 인공지구위성과 대륙간탄도미사일의 비행지역이다. 열권의 하부 경계는 온도가 지속적으로 증가하여 +250oC에 도달하는 것이 특징입니다. 이 층의 가장 중요한 물리적 특징은 이온화 증가입니다. 엄청난 수의 전기적으로 감염된 입자가 존재하여 오로라를 관찰할 수 있습니다.

외기권– 대기의 바깥층. 여기에서 대기 가스가 우주 공간으로 분산됩니다. 외기권은 지구의 상부 복사대를 형성하는 많은 수의 자유 전자가 존재한다는 점에서 우주 공간과 다릅니다.

지구 대기에서 일어나는 과정은 매우 복잡하지만, 화학적 구성 요소비교적 동질적:

질소(N2) – 78.1%

· 산소(O 2) – 20.95%

아르곤(Ar) - 0.9%

· 이산화탄소(CO2) – 0.03%

· 수소(H 2), 헬륨(He), 네온(Ne) 및 기타 가스 – 1.8*10 -4%.

대기에는 강력한 자기 정화 능력이 있습니다. 그러나 이 능력의 한계를 넘어서는 인간의 활동은 자연의 기존 균형을 변화시킵니다. 인간 활동의 환경적으로 부정적인 결과의 대부분은 천연 물질의 오염으로 나타납니다.

1. 대기오염– 인간의 건강과 생명은 물론 자연 서식지를 위협하는 공기의 물리적, 화학적 구성의 변화입니다.

환경 문헌에서는 오염 물질을 오염 물질(생태 독성 물질). 대기 오염 정도는 생태 독성 물질의 두 가지 주요 그룹에 의해 평가됩니다.

ㅏ) 발암물질– 벤즈(a)피렌, 벤젠, 포름알데히드(자동차 배기가스의 원인), 납, 카드뮴, 니켈, 크롬, 비소, 이황화탄소, 석면, 염소 함유 물질(생산 활동의 결과) . 발암성금속이 세포에 침투하여 DNA 분자와 반응하여 세포의 염색체 이상을 일으키는 능력입니다.

비) 비발암성 물질– 질소 산화물, 탄소, 황, 오존, 먼지 및 그을음 입자. UNEP에 따르면 매년 최대 250억 톤이 배출되는 가장 일반적이고 광범위하게 통제되는 오염 물질은 다음과 같습니다.

· 이산화황 및 먼지 입자 – 연간 2억 톤;

·질소 산화물(N x O y) - 6천만 톤/년;

· 탄소 산화물(CO 및 CO 2) - 80억 톤/년;

· 탄화수소(C x H y) – 연간 8천만 톤.

최근 수십 년 동안 산업 중심지와 대도시에 연기와 안개가 쌓였습니다. 스모그(영어 연기 - 연기와 안개 - 안개에서). 그 구조는 세 가지 계층으로 나눌 수 있습니다.

· 주택 사이에 있는 하부는 차량 배기 가스와 상승된 먼지의 방출로 형성됩니다.

· 난방 시스템의 연기에 의해 공급되는 중간 부분은 20-30 미터 높이의 집 위에 위치합니다.

· 지구 표면에서 50-100m 떨어진 높은 곳은 산업 기업의 배출물로 구성됩니다.

스모그는 호흡을 어렵게 만들고 스트레스 반응의 발달에 기여합니다. 특히 환자, 노인, 어린이에게는 위험합니다. (1951년 런던 스모그로 인해 2주 만에 폐질환, 심장병 악화, 직접 중독으로 35,000명이 사망했다. 1962년 루르 지역. 3일 만에 156명이 사망했다.)

주요 구성품 광화학 스모그질소산화물(NO 2, N 2 O)과 탄화수소이다. 지구 표면 근처에 집중된 이러한 오염 물질과 햇빛의 상호 작용으로 인해 오존, 퍼옥시아세틸 질산염(PAN) 및 최루 가스와 특성이 유사한 기타 물질이 형성됩니다. 팬 – 점막, 호흡기 조직 및 인간 폐를 자극하는 화학적 활성 유기 물질 식물의 녹색을 변색시킵니다. 높은 오존 농도는 곡물 수확량을 감소시키고 식물 성장을 늦추며 나무를 죽게 만듭니다.

포토모그를 형성하기에 충분한 농도의 불순물 축적은 다음과 같이 촉진됩니다. 온도 반전 – 특정 고도에서 기온이 지상층의 기단 온도보다 높은 특수한 대기 상태.이 따뜻한 공기층은 수직 혼합을 방지하고 독성 배출물이 소멸되는 것을 불가능하게 만듭니다. 현대 도시 계획을 통해 다층 건물 블록이 있는 도시에서도 유사한 조건이 생성됩니다. 따뜻한 공기의 반전층은 다양한 높이에 위치할 수 있으며, 대부분의 오염원보다 낮을수록 상황은 더 복잡해집니다.

광화학 대기 오염 수준은 차량 교통 패턴과 밀접한 관련이 있습니다. 아침과 저녁에 교통량이 많은 기간에는 질소산화물과 탄화수소가 대기로 배출되는 일이 최고조에 이르며, 이들 간의 반응으로 인해 광화학적 대기 오염이 발생합니다.

대기 중 불순물의 고농도 및 이동은 더 독성이 강한 화합물의 형성과의 상호 작용을 자극하여 온실 효과, 오존 구멍의 출현, 산성비 및 기타 환경 문제를 유발합니다.

2. 온실 효과 – 일산화탄소(IV)의 양이 증가하고 지구의 열에너지가 우주 공간으로 소산되는 것을 방지하는 기타 여러 가스의 양이 증가하여 대기가 가열됩니다.대기의 이산화탄소는 수증기 및 기타 다원자 미니기체(CO 2, H 2 O, CH 4, NO 2, O 3)와 함께 행성 표면 위에 층을 형성하여 태양광선(전자기파의 광학적 범위)을 허용합니다. 파장) 지구 표면에 도달하지만 역열(장파 적외선) 복사는 지연됩니다. 온실가스 농도가 높을수록 대기 표면층에 열에너지가 더 많이 축적됩니다. 따라서 온실 효과 형성에서 수증기 분자의 비율은 62%입니다. 이산화탄소 – 22%; 메탄 – 2.5%; 질소산화물 – 4%; 오존 - 7% 및 기타 가스 2.5%.

대기 중 이산화탄소 함량의 증가는 화석 연료 연소의 체계적인 증가가 장기간에 걸쳐 이루어졌기 때문입니다. 가스, 석유, 석탄의 추출, 유기 잔류물의 부패, 소의 수 증가는 대기로 유입되는 메탄의 원인입니다. 농업 화력발전소에서 질소비료와 탄소함유 연료의 사용 규모는 대기 중으로 배출되는 질소산화물 양에 따라 결정됩니다. 대기 중에 수증기가 존재하는 것은 기후 온난화로 인해 해양 표면에서 물이 증발하는 강도 때문입니다.

온실 효과는 또한 용매, 냉장 장치 및 다양한 가정용 용기의 냉각제로 사용되는 염화불화탄소(프레온)에 의해 강화됩니다. 온실 효과에 대한 영향은 동일한 양의 이산화탄소의 영향보다 1000배 더 강합니다.

온실 효과의 결과는 지구 표면의 온도가 상승하고 기후가 온난화되는 것입니다. 결과적으로 극지방의 얼음이 녹아 해안 저지대에 홍수가 발생할 위험이 있습니다. 또한, 기온의 상승은 농지의 생산성 저하로 이어질 수 있습니다. 사막화(영어 사막에서-사막). 이로 인해 해당 지역의 인구는 식량 부족을 겪게 될 것입니다.

3. "오존 구멍" – 대기 중 오존이 40~50% 감소한 지역.

오존은 3개의 산소 원자(O3)로 이루어진 화합물로, 햇빛의 자외선(UV) 광선의 영향을 받아 성층권의 상층부와 중간권의 하층부에 산소가 형성됩니다. 이러한 상호 작용의 결과로 오존 스크린은 태양 스펙트럼의 UV 복사선 중 약 99%를 흡수하게 되는데, 이는 높은 에너지를 가지며 모든 생명체에 파괴적입니다. 대기 중 오존 상태에 대한 정량적 평가는 오존층의 두께로, 계절, 위도 및 경도에 따라 2.5~5 상대 밀리미터 범위에 있습니다.

수많은 데이터는 오존층이 쇠퇴하기 시작했음을 나타냅니다. 오존 파괴의 주요 과정은 질소 산화물 배출의 영향과 증가로 인해 발생하며, 그 원인은 비행 천장이 높은 슈퍼 라이너의 배기 가스, 다양한 로켓 시스템, 화산 폭발 및 기타 자연 현상입니다. 오존층에 대한 심각한 위험은 염화불화탄소(CFC)가 대기로 방출되는 것입니다. 가장 심각한 오존 파괴는 에어로졸 포장재, 소화기, 냉장고 및 에어컨의 냉매로 널리 사용되는 프레온(CH 3 CL, CCL 2 F 2 및 CCL 3 F)의 생성과 관련이 있습니다. 폴리스티렌 폼 생산. 대기 중으로 방출된 프레온은 안정성이 뛰어나며 60~100년 동안 대기에 남아 있습니다.

화학적으로 불활성인 프레온은 인간에게 무해합니다. 그러나 성층권에서는 태양의 단파장 자외선의 영향으로 분자가 분해되어 염소를 방출합니다.

염소 분자는 촉매 역할을 하며 수만 번의 오존 분자 파괴 행위에서 변하지 않은 채로 남아 있습니다. 하나의 염소 원자는 100,000개의 오존 분자를 파괴할 수 있습니다.

대기 중 오존 함량이 1% 감소하면 지구 표면에 입사하는 강한 UV 복사 강도가 1.5% 증가합니다. 오존층이 조금만 감소해도 피부암 발병률이 높아지고, 식물과 동물에 악영향을 미치며, 지구 기후에 예측할 수 없는 변화를 일으킬 수 있습니다.

성층권 오존에 대한 프레온의 영향 문제는 특히 "오존 구멍"의 형성과 관련하여 국제적인 중요성을 얻었습니다. 프레온을 사용한 생산량을 줄이기 위해 국제 프로그램이 채택되었습니다. 상대 오존 활성도 계수가 낮은 소위 대체 냉매의 산업적 생산이 개발되어 출시되었습니다.

4. 산성비 – 강수량(비, 눈, 안개), 화학적 조성이 낮은 것이 특징 pH요인 a. 이 문제를 이해하기 위해, 물 분자는 일반적으로 수소 이온(H+)과 수산기 이온(OH-)으로 해리된다는 점을 기억합시다. 수소와 수산기 이온의 농도가 같은 용액을 중성이라고 합니다. 용액의 산도는 반대 부호를 사용하여 수소 이온 농도의 로그로 정량적으로 결정됩니다. 이 수량을 pH-요인. pH 값 = 7은 산성도 알칼리성도 아닌 중성의 물을 나타냅니다. pH가 1 감소한다는 것은 용액의 산성 특성이 10배 증가한다는 것을 의미합니다. pH 값이 낮을수록 용액의 산성도가 높아집니다.

산성비는 대기 중에 황산화물과 질소산화물이 존재하여 발생합니다. 공기에 유입되는 이러한 화합물의 주요 원인은 황을 함유한 화석 연료의 연소 과정입니다. 금속 제련; 차량 운행. UV 방사선의 영향으로 황산화물(IV)은 대기 수증기와 반응하여 흡습성이 매우 높고 독성 안개를 형성할 수 있는 황산을 형성하는 황산화물(VI)로 변환됩니다. 황산화물과 함께 질소산화물은 물의 기공과 혼합되어 질산을 형성합니다. 이 두 산과 이들 산의 염은 산성비를 유발합니다. 공기 중 이러한 산의 함량이 높을수록 산성비가 더 자주 내립니다.

산업 거인 주변의 반경 10-20km 내에 산성 강수가 존재합니다. 러시아에서 산성 강수량에 가장 불리한 지역은 콜라 반도, 우랄 산맥의 동쪽 경사면 및 타이미르 지역입니다. 산성 에어로졸 입자는 침전 속도가 낮으며 오염원에서 100-1000km 떨어진 원격 지역으로 운반될 수 있습니다.

산성비는 건물과 구조물, 특히 사암과 석회암으로 만들어진 구조물을 파괴합니다. 대기의 부식 공격성이 크게 증가하여 금속 물체와 구조물이 부식됩니다.

특별한 위험을 초래하는 것은 강수 자체가 아니라 그것이 일으키는 2차 과정입니다. 산성비의 영향으로 토양의 생화학적 특성, 담수 및 숲의 상태가 변합니다. 토양과 물의 pH 변화로 인해 중금속의 용해도가 증가합니다. 산성비의 성분은 중금속과 상호작용한 후 식물이 쉽게 소화할 수 있는 형태로 전환됩니다.

먹이 사슬을 따라 더 나아가 중금속은 물고기, 동물 및 인간의 몸에 들어갑니다. 특정 한계까지 유기체는 산도의 직접적인 유해한 영향으로부터 보호되지만 중금속의 축적(축적)은 심각한 위험을 초래합니다. 호수 물의 pH를 낮추는 산성비는 주민들의 죽음으로 이어집니다. 인체에 들어가면 중금속 이온이 단백질에 쉽게 결합하여 거대 분자의 합성과 일반적으로 세포의 신진 대사를 억제합니다.

5. 산소(O 2)의 양을 줄입니다. 30억년 전, 물에 용해된 화학물질을 먹고 사는 단순세포가 광합성을 할 수 있는 유기체로 진화해 산소를 생산하기 시작했고, 약 20억년 전부터 지구 대기 중 유리산소의 함량이 증가하기 시작했다. 햇빛의 영향으로 대기 산소의 일부로 보호 오존층이 형성되었으며 그 후 육상 식물과 동물이 발달하기 시작했습니다. 대기의 산소 함량은 생산 및 사용 수준이 변화함에 따라 시간이 지남에 따라 상당한 변화를 겪었습니다. (쌀.)

현대 환경에서 지구상의 주요 산소 생산자는 바다 표면의 녹조류(60%), 육지의 열대 우림(30%), 육상 식물(10%)입니다. 지구상의 산소량의 감소 가능성은 여러 가지 이유 때문입니다.

첫째로, 연소된 화석 연료의 양 증가(산업, 화력 발전소, 운송). 전문가의 계산에 따르면 인간이 접근할 수 있는 모든 석탄, 석유 및 천연가스 매장지를 사용하면 공기 중 산소 함량이 0.15% 이하로 감소합니다.

도시 공기 중 산소 부족은 인구 사이에 폐 및 심혈관 질환의 확산에 기여합니다.

6. 음향 오염 – 살아있는 유기체에 자극적인 영향을 미치는 공기 중 소음 수준의 증가.

과학 기술 발전의 현재 단계에서 이러한 증가는 새로운 기술 프로세스의 도입, 장비 용량의 증가, 생산 프로세스의 기계화, 강력한 육상, 항공 및 해상 운송 수단의 출현으로 인한 것입니다. 인간은 높은(60-90dB) 소음 수준에 거의 지속적으로 노출되었습니다. 이는 신경, 심혈관, 청각 및 기타 병리의 출현과 발달에 기여합니다.

도시 전체의 소음 배경에서 교통이 차지하는 비중은 60~80%입니다. 내부 소음원: 스포츠 게임, 운동장 게임, 매장에서의 하역 및 적재 작업이 10~20%를 차지합니다. 아파트의 소음 체계는 엘리베이터, 펌프, 물 펌핑, 쓰레기 슈트, 환기, 차단 밸브 등 엔지니어링 및 위생 장비의 작동으로 인해 외부에서 침투하는 소음으로 구성됩니다.

7. 대기 투명성 감소 부유 불순물(먼지)의 함량이 증가했기 때문입니다.먼지는 입자의 복잡한 혼합물입니다. 공기 중에 부유하는 고체 또는 액체 입자를 에어로졸이라고 합니다. 연기(고체 입자가 포함된 에어로졸), 안개(액체 입자가 포함된 에어로졸), 연무 또는 연무로 인식됩니다.

자연적으로 먼지가 대기로 배출되는 주요 원인은 먼지 폭풍, 토양 침식, 화산 활동, 해수 물보라입니다. 인공 에어로졸 대기 오염의 원인은 화력 발전소, 농축 공장, 야금 및 시멘트 공장, 산업 폐기물, 폭파 작업 및 건설입니다. 수년 동안 러시아 50개 도시의 대기 중에 고농도의 에어로졸이 기록되었습니다. 오염이 가장 심한 도시의 평균 부유물질 농도는 250~300μg/m3에 이르며, 이는 평균 일일 최대 허용 농도(MPC) 150μg/m3보다 2배 더 높습니다. 2000년에 탐보프 시에서는 최대 단일 지상 먼지 농도가 두 배나 높았습니다. 그것은 2 MPC에 달했습니다.

산업 도시의 산업 먼지에는 망간, 납, 몰리브덴, 바나듐, 안티몬, 텔루륨 산화물과 같은 독성이 있는 금속 산화물이 포함되어 있습니다. 살아있는 유기체에 미치는 영향은 먼지 입자의 크기, 성질 및 화학적 구성에 따라 달라집니다(그림).

부유 입자는 호흡을 어렵게 하고 알레르기와 중독을 유발할 뿐만 아니라 태양 복사를 반사하고 지구에서 열을 제거하기 어렵게 만들기 때문에 기후 변화를 초래합니다. 먼지는 금속 구조물, 건물 및 구조물의 파괴를 가속화합니다. 대기 투명성이 감소하면 항공 및 운송에 방해가 되어 종종 대형 운송 사고가 발생합니다.

관련 정보.

지구의 대기는 공기 껍질입니다.

지구 표면 위에 특별한 공이 존재한다는 것은 대기를 증기 또는 가스 공이라고 불렀던 고대 그리스인에 의해 입증되었습니다.

이것은 지구의 지구권 중 하나이며, 이것이 없으면 모든 생명체의 존재가 불가능할 것입니다.

분위기가 어딨어

대기는 지구 표면에서 시작하여 밀도가 높은 공기층으로 행성을 둘러싸고 있습니다. 그것은 수권과 접촉하고 암석권을 덮고 우주 공간까지 확장됩니다.

분위기는 무엇으로 구성되어 있나요?

지구의 공기층은 주로 공기로 구성되어 있으며 총 질량은 5.3 * 1018kg에 이릅니다. 이 중 병든 부분은 건조한 공기이고 수증기는 훨씬 적습니다.

바다 위의 대기 밀도는 입방미터당 1.2kg입니다. 대기 온도는 -140.7도에 도달할 수 있으며 공기는 0도에서 물에 용해됩니다.

대기는 여러 층으로 구성됩니다.

• 대류권;
• 대류권계면;
• 성층권 및 성층권;
• 중간권과 중간권;
• 카르만 라인(Karman line)이라고 불리는 해발 특수 라인.
• 열권 및 열권 정지;
• 산란 구역 또는 외기권.

각 층은 고유한 특성을 가지고 있으며 서로 연결되어 있으며 행성의 공기 봉투의 기능을 보장합니다.

대기의 한계

대기의 가장 낮은 가장자리는 수권과 암석권의 상부층을 통과합니다. 상부 경계는 지구 표면에서 700km 떨어진 외기권에서 시작하여 13,000km에 이릅니다.

일부 보고서에 따르면 대기는 10,000km에 이릅니다. 과학자들은 여기서 더 이상 항공이 가능하지 않기 때문에 공기층의 상부 경계가 카르만 선이 되어야 한다는 데 동의했습니다.

이 분야에 대한 끊임없는 연구 덕분에 과학자들은 대기가 고도 118km의 전리층과 접촉한다는 사실을 확인했습니다.

화학적 구성 요소

지구의 이 층은 연소 잔류물, 바다 소금, 얼음, 물 및 먼지를 포함하는 가스 및 가스 불순물로 구성됩니다. 대기에서 발견되는 가스의 구성과 질량은 거의 변하지 않으며 물과 이산화탄소의 농도만 변합니다.

물의 성분은 위도에 따라 0.2%에서 2.5%까지 다양합니다. 추가 요소로는 염소, 질소, 황, 암모니아, 탄소, 오존, 탄화수소, 염산, 불화수소, 브롬화수소, 요오드화수소가 있습니다.

별도의 부분은 수은, 요오드, 브롬 및 산화질소로 채워져 있습니다. 또한 에어로졸이라고 불리는 액체 및 고체 입자가 대류권에서 발견됩니다. 지구상에서 가장 희귀한 가스 중 하나인 라돈은 대기 중에 존재합니다.

화학적 조성 측면에서 질소는 대기의 78% 이상을 차지하고 산소는 거의 21%, 이산화탄소는 0.03%, 아르곤은 거의 1%를 차지하며 물질의 총량은 0.01% 미만입니다. 이 공기 구성은 행성이 처음 출현하고 발전하기 시작했을 때 형성되었습니다.

점차 생산으로 옮겨가는 인간의 출현으로 화학 성분이 바뀌었습니다. 특히 이산화탄소의 양은 지속적으로 증가하고 있다.

대기의 기능

공기층의 가스는 다양한 기능을 수행합니다. 첫째, 광선과 복사 에너지를 흡수합니다. 둘째, 대기와 지구의 온도 형성에 영향을 미칩니다. 셋째, 지구상의 생명과 그 행로를 보장합니다.

또한 이 층은 날씨와 기후, 열 분포 모드 및 대기압을 결정하는 온도 조절 기능을 제공합니다. 대류권은 기단의 흐름을 조절하고, 물의 이동과 열교환 과정을 결정하는 데 도움을 줍니다.

대기는 암석권 및 수권과 지속적으로 상호 작용하여 지질 학적 과정을 제공합니다. 가장 중요한 기능은 운석에서 발생한 먼지, 우주와 태양의 영향으로부터 보호한다는 것입니다.

데이터

• 산소는 단단한 암석에 있는 유기물의 분해를 통해 지구상에 제공되며, 이는 배출, 암석 분해 및 유기체 산화 과정에서 매우 중요합니다.
• 이산화탄소는 광합성이 일어나는 것을 돕고, 태양 복사의 단파 전달과 장 열파 흡수에도 기여합니다. 이것이 일어나지 않으면 소위 온실 효과가 관찰됩니다.
• 대기와 관련된 주요 문제 중 하나는 공장 가동 및 자동차 배출가스로 인해 발생하는 오염입니다. 따라서 많은 국가에서는 특별한 환경 통제를 도입했으며 국제 수준에서는 배출 및 온실 효과를 규제하기 위해 특별한 메커니즘이 시행되고 있습니다.

지구상의 모든 생물학적 생명체에 중요한 환경 요소입니다. 공기는 사람이 인생의 첫 순간부터 만나는 환경입니다.

사람과 관련하여 공기는 다양한 기능을 수행합니다. 공기에는 생명에 필요한 산소가 포함되어 있습니다. 구체를 포함하여 신진 대사 및 인간 활동의 모든 가스 생성물을 자체적으로 용해시킵니다. 생산; 외부 환경에 따라 신체의 체온 조절 과정에 영향을 미칩니다.

맑고 구름 없는 날씨는 사람에게 다량의 좋은 품질의 태양 복사를 제공하여 요즘 그의 행동을 결정하는 경우가 많습니다. 태양 에너지는 지구 생명의 기원에 기여했지만 동시에 동식물에게 파괴적인 영향을 미칠 수도 있습니다. 장기간 노출되는 자외선은 모든 생명체를 죽입니다. 태양은 강, 호수 및 기타 수역을 말려 한때 비옥했던 땅을 사막으로 만들 수 있습니다. 그러나 지구 대기에 형성되는 지속적인 흐림, 폭우, 눈 및 바람도 야생 동물에 부정적인 영향을 미칩니다.

대기 환경의 구성과 특성의 변화는 종종 인간의 건강에 부정적인 영향을 미칩니다. 대기를 오염시키는 각종 화학물질과 그 중 다수가 인체에 유입되면 사람에서 사람으로 전염되는 전염병(인플루엔자, 디프테리아, 성홍열, 홍역 등)을 일으키는 수많은 미생물을 기억합시다. 공기.

기후변화와 대기 투명성 . 지구의 대기는 기후 형성에 중요한 요소입니다. 아시다시피 기후는 일반적으로 지리적 조건에 따라 특정 지역에 내재된 장기 기상 체제로 이해됩니다.

인간의 경제 활동은 기후의 다양한 구성 요소에 영향을 미치며, 이는 결국 인간과 환경의 상태에 어느 정도 영향을 미칩니다.

따라서 현장 보호 조림은 풍속을 줄이고, 증발을 줄이며, 눈을 유지하는 데 도움이 되며, 이는 대기 하층의 습도를 증가시키고 토양. 늪의 배수가 이루어지면 습도가 감소하고 환경의 온도가 증가합니다. 반대로 저수지는 그 수를 증가시킵니다. 물대류권의 토양과 수증기에 열이 축적되어 연간 및 일일 기온 진폭이 감소합니다. 인공 관개도 같은 효과가 있습니다.

최근 수십 년 동안 소위 온실효과로 인한 기후 온난화 문제가 심각한 우려를 낳고 있습니다.
온실 효과는 대부분의 태양 에너지에 대한 대기의 투명성이 증가하고 지구 표면의 열복사 중 적외선 부분의 흡수가 증가함으로써 발생합니다. 열 복사는 이산화탄소(이산화탄소)뿐만 아니라 수증기, 메탄, 오존, 산화물 및 염화불화탄소에도 흡수됩니다. 따라서 이러한 모든 가스를 온실가스라고 합니다.

지구의 인공 가열은 온실 효과뿐만 아니라 다양한 활동 영역에서 인간이 소비하는 에너지와도 관련이 있습니다. 경제 활동의 결과로 방출되는 열은 지구가 태양으로부터 받는 에너지의 0.02%를 차지합니다. 그러나 과학자들에 따르면 이미 주변 온도가 평균 0.1°C 상승한 것으로 나타났습니다. 에너지 소비가 지금과 같은 속도로 계속 증가한다면, 60년 후에는 대기 표층의 온도가 눈에 띄게 상승할 수도 있습니다.

대기의 열 균형을 변화시키는 과정에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소는 상층에 남아 먼지 구름을 형성하는 미세 먼지로 인한 오염입니다. 이 구름은 고도 10-20km에서 형성되며 햇빛을 반사하여 대류권 하부의 온도를 감소시킵니다. 현재 북대서양 상공에는 유럽의 산업화된 국가에서 방출되는 강력한 미세 입자 구름이 있습니다.

기후변화에 대응하기 위한 실질적인 대책으로서는 무엇보다도 연료이용 효율의 증대, 태양광 등 연료를 사용하지 않는 에너지원의 개발 및 도입, 산림벌채(특히 열대지방의 산림벌채) 중단, 이에 대한 대책 마련 및 지원 등을 고려할 필요가 있다. 조림을 확장합니다.

오존층 파괴. 자외선은 지구상의 생명체에게 매우 중요합니다. 태양 에너지에서 나오는 자외선 복사가 대기에 의해 약화되지 않는다면, 그것은 모든 생명체에게 파괴적일 것입니다.

산업 중심지에서 멀리 떨어진 곳의 공기의 화학적 조성은 어느 정도 일정합니다. 이는 질소 78.09%, 산소 20.95%, 이산화탄소 0.03%의 기계적 혼합물입니다. 나머지 가스는 1% 이하의 매우 적은 양을 구성하며, 이는 수소, 헬륨, 아르곤, 네온입니다.

오존은 별도로 논의해야 합니다. "오존"이라는 단어는 그리스어 오존, 즉 "냄새"에서 유래되었습니다. 청색가스로서 강력한 산화제이며 고농도에서는 폭발적으로 분해됩니다. 물과 공기를 소독하는 데 사용됩니다.

대기의 오존층은 태양의 자외선 복사 영향으로부터 지구상의 모든 생명체를 보호합니다.

인간의 경제 활동으로 인해 지구의 오존층을 파괴하는 요인이 등장했습니다. 질소 산화물이 발견되었으며 그 출처는 제트기, 우주 로켓, 농업에 사용되는 질소 비료입니다.

오존층(스크린)에 대한 가장 큰 위험은 염소 함유 물질이 대기 중으로 방출되는 것입니다. 여기에는 주로 프레온이라고 불리는 염화불화탄소가 포함됩니다. 그들은 냉장고, 에어컨, 열 펌프에 냉매로 사용됩니다. 다공성 플라스틱 생산 시; 컴퓨터 칩 청소용; 에어로졸 캔의 담체 및 의약품의 살균 용액으로 사용됩니다.

프레온이 환경에 위험한 이유는 무엇입니까? 사실 그들 중 일부는 지구의 오존층을 파괴하고 소위 오존 구멍이 대기에 형성된다는 것입니다. 그 수와 크기가 증가하면 필연적으로 많은 생명체의 죽음으로 이어질 것입니다.

오늘날 "오존 구멍"이라는 단어는 행성의 경보 신호처럼 들립니다. 염화불화탄소와 오존층 파괴 과정의 연관성에 대한 가설은 1970년에 나타났습니다. 미국과 일부 다른 국가에서는 이들의 생산과 사용이 금지된 반면, 다른 국가에서는 프레온 함유 제품의 생산이 계속해서 증가했습니다. 1985년 가을, 위성 관측을 통해 남극 상공에서 미국 영토와 거의 같은 면적의 '오존 구멍'이 발견되었습니다.

1989년에 과학자들은 북극에서 “오존 구멍”을 발견했습니다. 이와 관련하여 지구 오존층 보호를 위한 국제 협약이 채택되었습니다.

산성 강수. 산성도가 정상보다 높은 강수량(비, 안개, 눈)을 산성이라고 합니다. 현재 산성 강수량의 2/3는 이산화황 배출로 인해 발생하고 1/3은 질소산화물 배출로 인해 발생하는 것으로 추정됩니다. 이산화황은 주로 화력 발전소 및 산업 에너지 시설에서 발생하며(약 88%), 나머지 12%는 황산 생산 및 황화물 광석 처리 중에 형성됩니다. 질소산화물은 화력발전소와 산업 에너지 시설(51%), 차량 배기가스(44%)에서 대기로 유입됩니다. 다른 출처는 약 5%에 불과합니다.

대기에 들어가면 이러한 가스는 수분과 상호 작용하여 산을 형성합니다. 특히 위험한 것은 대기 수분 방울에 용해되어 황산 용액을 형성하는 디옥시-I 및 황의 배출입니다.

이산화황의 운송 범위는 일반적으로 300-400km입니다. 그러나 이는 배출원으로부터 1000-1500km 떨어진 곳에서도 떨어지는 강수량에서도 발견됩니다.

산성비는 숲의 존재에 심각한 위협이 되었습니다. 독일에서는 최소 20%의 산림이 파괴될 위험에 처해 있습니다. 러시아에서는 비와 눈으로 인해 심각한 산성화가 발생한 지역이 4,600만 헥타르에 이릅니다. 산성 강수는 토양의 산성도를 증가시키고 호수, 강 및 기타 수역의 상태에 부정적인 영향을 미칩니다. 그들은 숲, 주로 가문비나무와 참나무를 죽이고 비옥한 토양층을 파괴합니다.

얕은 바닷물의 산성화는 매우 위험해지고 있으며, 이로 인해 많은 해양 무척추동물의 번식이 불가능해집니다. 이는 먹이 사슬을 깨뜨리고 세계 해양의 생태 균형을 붕괴시킬 위험이 있습니다.

과학자들은 산성 강수량을 50% 줄이면 환경이 더 이상 산성화되는 것을 막을 수 있다고 계산했습니다. 대부분의 산성가스는 발전소에서 대기로 배출되기 때문에 에너지 절약, 석탄에서 황이 적은 다른 유형의 연료로 전환, 가스 배출을 정화하기 위한 효과적인 시스템 개발 및 구현에 중점을 둘 필요가 있습니다.

유해 물질 배출. 화학 산업의 광범위한 발전, 항공 및 도로 운송량의 증가, 화력 발전소, 야금 기업에서 처리되지 않은 가스의 대기 중 배출, 산림 화재의 부주의한 처리로 인해 산불이 발생하면 돌이킬 수 없는 피해가 발생합니다. 인간 환경.

가스 및 증기 배출은 연소 과정에서 가장 자주 발생합니다.

오늘날 배출의 주요 구성요소는 미립자 물질, 이산화황, 일산화탄소, 산화질소 및 탄화수소입니다. 이는 대기로의 모든 배출량의 약 98%를 차지합니다. 다음은 고정 소스에서 대기로 유입되는 오염 물질의 비율입니다.

최근 몇 년 동안 러시아의 대도시에서는 도로 운송, 화학, 정유 및 야금 기업이 대기 오염의 심각한 원인이 되었습니다. 이러한 도시의 환경 상황을 개선하려면 일부 위험 산업을 국경 너머로 이전하고 기업에 배출 정화 장비를 설치하며 자동차에 효과적인 배기 가스 중화 장치를 제공하는 것이 좋습니다. 환경 문맹의 사례가 많기 때문에 환경 교육과 인구 계몽을 확대하는 것이 매우 중요합니다. 하나만 주자.

모스크바 순환 도로 주변에는 마을 사람들이 다양한 야채, 과일, 딸기를 재배하는 정원을 마련했습니다. 이 도로 어디든 1시간 안에 2,000대 이상의 차량이 지나가는 것으로 알려져 있습니다. 자동차 배기가스는 도로 한쪽과 다른 쪽에서 800-900m 거리에 쌓입니다. 연구에 따르면 이 거리에 있는 땅과 식물에는 유해한 물질이 포함되어 있습니다. 건강인간의 물질은 모든 위생 기준을 초과합니다. 이런 식물을 먹을 수 있나요? 당연히 아니지. 그러나 이들 지역의 정원 가꾸기 활동은 줄어들지 않고 오히려 증가하고 있습니다. 사람들은 자신도 모르게 자신의 수명을 단축시키고 건강을 해칩니다.

호흡기 시스템은 대기 중 유해 성분의 영향을 받기 가장 쉽습니다. 신체의 심혈관계와 면역체계에도 심각한 손상이 발생합니다.

대기 오염 가능성과 관련된 모든 인간 활동은 안전한 작업을 위한 위생 표준을 준수하고 엄격하게 규제되어야 합니다. 대기로의 배출은 처리 시스템을 통해서만 수행되어야 합니다. 이를 위해서는 소위 대기 모니터링이라는 지속적인 위생 관리가 필요합니다.

생명안전의 기본. 8 학년 : 일반 교육용 교과서. 기관 / S. N. Vangorodsky, M. I. Kuznetsov, V. N. Latchuk, V. V. Markov. - 5판, 개정됨. - M .: Bustard, 2005. - 254, p. : 아픈.

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해수면에서는 1013.25hPa(약 760mmHg)입니다. 지구 표면의 지구 평균 기온은 15°C이며, 온도는 아열대 사막의 약 57°C에서 남극 대륙의 -89°C까지 다양합니다. 기하급수적으로 가까운 법칙에 따르면 공기 밀도와 압력은 높이에 따라 감소합니다.

대기의 구조. 수직적으로 대기는 층상 구조를 가지고 있으며 주로 지리적 위치, 계절, 시간 등에 따라 달라지는 수직 온도 분포(그림)의 특징에 의해 결정됩니다. 대기의 하층인 대류권은 높이에 따라 온도가 낮아지는 특징이 있으며(1km당 약 6°C), 그 높이는 극위도에서는 8~10km, 열대 지방에서는 16~18km입니다. 높이에 따라 공기 밀도가 급격히 감소하기 때문에 대기 전체 질량의 약 80%가 대류권에 위치합니다. 대류권 위에는 성층권이 있는데, 이 층은 일반적으로 높이에 따라 온도가 증가하는 특징이 있습니다. 대류권과 성층권 사이의 전이층을 대류권계면(tropopause)이라고 합니다. 성층권 하층부(약 20km 높이)에서는 온도가 높이에 따라 거의 변하지 않으며(소위 등온 지역) 종종 약간씩 감소하기도 합니다. 그 이상에서는 오존이 태양으로부터 나오는 자외선을 흡수하여 온도가 상승하는데, 처음에는 천천히, 34~36km 수준부터는 더 빠르게 상승합니다. 성층권의 상부 경계인 성층권은 최대 온도(260-270K)에 해당하는 고도 50-55km에 위치합니다. 높이에 따라 온도가 다시 떨어지는 고도 55-85km에 위치한 대기층을 중간권이라고하며, 상부 경계-중간계면에서 온도는 여름에 150-160K, 200-230K에 이릅니다. 겨울에는 K. 중간권 위에서 열권이 시작됩니다 - 온도가 급격히 상승하여 고도 250km에서 800-1200K에 도달하는 층입니다. 열권에서는 태양의 미립자 및 X 선 복사가 흡수됩니다. 유성은 속도가 느려지고 연소되므로 지구의 보호층 역할을 합니다. 더 높은 곳은 대기 가스가 소산으로 인해 우주 공간으로 분산되고 대기에서 행성 간 공간으로 점진적인 전환이 일어나는 외기권입니다.

대기 조성. 고도 약 100km까지는 대기의 화학적 조성이 거의 균질하며 공기의 평균 분자량(약 29)은 일정합니다. 지구 표면 근처의 대기는 질소(부피 기준 약 78.1%)와 산소(약 20.9%)로 구성되어 있으며 소량의 아르곤, 이산화탄소(이산화탄소), 네온 및 기타 영구 및 가변 성분도 포함하고 있습니다(공기 참조). ).

또한 대기에는 소량의 오존, 질소 산화물, 암모니아, 라돈 등이 포함되어 있습니다. 공기의 주요 구성 요소의 상대적 함량은 시간이 지남에 따라 일정하고 다양한 지리적 영역에서 균일합니다. 수증기와 오존의 함량은 공간과 시간에 따라 다양합니다. 함량이 낮음에도 불구하고 대기 과정에서 이들의 역할은 매우 중요합니다.

100-110km 이상에서는 산소, 이산화탄소 및 수증기 분자의 해리가 발생하여 공기의 분자 질량이 감소합니다. 약 1000km의 고도에서는 헬륨과 수소와 같은 가벼운 가스가 우세하기 시작하고 더 높은 지구 대기는 점차 행성 간 가스로 변합니다.

대기의 가장 중요한 가변 구성요소는 수증기인데, 이는 물 표면과 습한 토양의 증발과 식물의 증산을 통해 대기로 유입됩니다. 수증기의 상대적 함량은 지구 표면에서 열대 지역의 2.6%에서 극 위도 지역의 0.2%까지 다양합니다. 높이에 따라 빠르게 떨어지며 고도 1.5-2km에서는 이미 절반으로 감소합니다. 온대 위도 대기의 수직 기둥에는 약 1.7cm의 "침강수층"이 포함되어 있습니다. 수증기가 응결하면 구름이 형성되고, 그로부터 비, 우박, 눈의 형태로 대기 강수량이 내립니다.

대기의 중요한 구성 요소는 오존으로, 90%가 성층권(10~50km)에 집중되어 있으며, 그 중 약 10%가 대류권에 있습니다. 오존은 단단한 UV 방사선(290 nm 미만의 파장)을 흡수하며 이는 생물권을 보호하는 역할을 합니다. 총 오존 함량의 값은 위도와 계절에 따라 0.22~0.45cm(압력 p = 1 atm, 온도 T = 0°C에서 오존층의 두께) 범위로 달라집니다. 1980년대 초반부터 남극 봄철에 관측된 오존홀에서는 오존 함량이 0.07cm까지 떨어지기도 하는데, 적도에서 극지방으로 갈수록 증가하며 봄에 최대, 가을에 최소의 연간주기를 가지며, 연간주기는 열대 지방에서는 작으며 고위도 지역으로 갈수록 커집니다. 대기의 중요한 가변 구성요소는 이산화탄소이며, 대기 중 그 함량은 지난 200년 동안 35% 증가했으며 이는 주로 인위적 요인으로 설명됩니다. 식물의 광합성 및 해수 용해도와 관련된 위도 및 계절적 변동성이 관찰됩니다(헨리의 법칙에 따르면 물에 대한 가스의 용해도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다).

지구의 기후를 형성하는 데 중요한 역할은 대기 에어로졸(수 nm에서 수십 마이크론 크기의 공기 중에 부유하는 고체 및 액체 입자)에 의해 수행됩니다. 자연 및 인위적 기원의 에어로졸이 있습니다. 에어로졸은 식물의 생명과 인간의 경제 활동, 화산 폭발의 산물, 특히 사막 지역의 바람에 의해 지구 표면에서 먼지가 솟아오르는 결과로 발생하는 기체상 반응 과정에서 형성됩니다. 우주 먼지가 대기의 상층부로 떨어지면서 형성되었습니다. 에어로졸의 대부분은 대류권에 집중되어 있으며, 화산 폭발로 인한 에어로졸은 약 20km 고도에서 소위 융에층을 형성합니다. 차량 및 화력 발전소의 작동, 화학 물질 생산, 연료 연소 등의 결과로 가장 많은 양의 인위적 에어로졸이 대기로 유입됩니다. 따라서 일부 지역에서는 대기 구성이 일반 공기와 눈에 띄게 다르기 때문에 대기 오염 수준을 관찰하고 모니터링하기 위한 특별 서비스를 만듭니다.

분위기의 진화. 현대 대기는 명백히 이차적 기원이다. 그것은 약 45억년 전 행성의 형성이 완료된 후 지구의 단단한 껍질에서 방출된 가스로부터 형성되었다. 지구의 지질 학적 역사 동안 대기는 여러 요인의 영향을 받아 구성에 상당한 변화를 겪었습니다. 주로 가벼운 가스의 우주 공간으로의 소산 (휘발); 화산 활동의 결과로 암석권에서 가스 방출; 대기 성분과 지각을 구성하는 암석 사이의 화학 반응; 태양 자외선의 영향으로 대기 자체에서 광화학 반응; 행성 간 매질(예: 유성 물질)로부터 물질의 부착(포획). 대기의 발달은 지질학적, 지구화학적 과정과 밀접하게 관련되어 있으며, 지난 30억~40억년 동안의 생물권 활동과도 밀접한 관련이 있습니다. 현대 대기를 구성하는 가스(질소, 이산화탄소, 수증기)의 상당 부분은 화산 활동과 침입 중에 발생하여 지구 깊은 곳에서 운반되었습니다. 산소는 원래 바다 표층수에서 발생한 광합성 유기체의 결과로 약 20억년 전에 상당한 양으로 나타났습니다.

탄산염 퇴적물의 화학적 조성에 관한 데이터를 바탕으로 과거 지질 시대 대기의 이산화탄소와 산소 양에 대한 추정치를 얻었습니다. 현생대(지구 역사의 마지막 5억 7천만 년) 동안 대기 중 이산화탄소의 양은 화산 활동 수준, 해양 온도 및 광합성 속도에 따라 크게 달라졌습니다. 이 기간 대부분 동안 대기 중 이산화탄소 농도는 오늘날보다 훨씬 높았습니다(최대 10배). 현생대 대기의 산소량은 크게 변화했으며 증가하는 경향이 지배적이었습니다. 선캄브리아기 대기에서는 일반적으로 이산화탄소의 질량이 현생대 대기에 비해 더 많았고 산소의 질량은 더 작았습니다. 과거에는 이산화탄소 양의 변동이 기후에 큰 영향을 미쳤는데, 이산화탄소 농도가 증가함에 따라 온실 효과도 증가하여 현생대 주요 지역 전체에 걸쳐 기후가 현대에 비해 훨씬 더 따뜻해졌습니다.

분위기와 생활. 대기가 없으면 지구는 죽은 행성이 될 것입니다. 유기 생명체는 대기, 그에 따른 기후 및 날씨와 긴밀한 상호 작용을 통해 발생합니다. 지구 전체에 비해 질량이 미미한(약 백만 분의 1) 대기는 모든 형태의 생명체에게 없어서는 안 될 조건입니다. 유기체의 생명에 가장 중요한 대기 가스는 산소, 질소, 수증기, 이산화탄소 및 오존입니다. 광합성 식물이 이산화탄소를 흡수하면 유기물이 생성되고, 이는 인간을 포함한 대다수 생명체의 에너지원으로 사용됩니다. 호기성 유기체의 존재에는 산소가 필요하며, 유기물의 산화 반응에 의해 에너지 흐름이 제공됩니다. 일부 미생물(질소 고정제)에 의해 동화되는 질소는 식물의 미네랄 영양에 필요합니다. 태양으로부터 강한 UV 방사선을 흡수하는 오존은 생명에 유해한 태양 방사선의 이 부분을 상당히 약화시킵니다. 대기 중의 수증기 응축, 구름 형성 및 그에 따른 강수량은 육지에 물을 공급하며, 이것이 없으면 어떤 형태의 생명체도 불가능합니다. 수권에서 유기체의 중요한 활동은 주로 물에 용해된 대기 가스의 양과 화학적 조성에 의해 결정됩니다. 대기의 화학적 구성은 유기체의 활동에 크게 좌우되기 때문에 생물권과 대기는 단일 시스템의 일부로 간주될 수 있으며, 그 유지 및 진화(생지화학적 순환 참조)는 구성을 변경하는 데 매우 중요합니다. 행성으로서의 지구 역사 전반에 걸쳐 대기.

대기의 복사, 열, 수분 균형. 태양 복사는 실제로 대기의 모든 물리적 과정을 위한 유일한 에너지원입니다. 대기 복사 체제의 주요 특징은 소위 온실 효과입니다. 대기는 태양 복사를 지구 표면에 아주 잘 전달하지만 지구 표면에서 열 장파 복사를 적극적으로 흡수하며 그 중 일부는 표면으로 돌아옵니다. 역복사의 형태로 지구 표면의 복사열 손실을 보상합니다(대기 복사 참조). 대기가 없으면 지구 표면의 평균 온도는 -18°C이지만 실제로는 15°C입니다. 들어오는 태양 복사는 부분적으로(약 20%) 대기에 흡수되고(주로 수증기, 물방울, 이산화탄소, 오존 및 에어로졸에 의해) 에어로졸 입자와 밀도 변동(레일리 산란)에 의해 산란되기도 합니다(약 7%). . 지구 표면에 도달하는 총 방사선은 지구 표면에서 부분적으로(약 23%) 반사됩니다. 반사 계수는 기본 표면의 반사율, 즉 알베도에 의해 결정됩니다. 평균적으로 태양 복사의 적분 플럭스에 대한 지구의 알베도는 30%에 가깝습니다. 갓 내린 눈의 경우 몇 퍼센트(마른 흙과 검은 흙)에서 70~90%까지 다양합니다. 지구 표면과 대기 사이의 복사열 교환은 알베도에 크게 좌우되며 지구 표면의 유효 복사와 지구 표면에 흡수된 대기의 역복사에 의해 결정됩니다. 우주 공간에서 지구 대기로 들어갔다가 다시 나가는 복사 플럭스의 대수적 합을 복사 균형이라고 합니다.

대기와 지구 표면에 흡수된 후 태양 복사의 변형은 행성으로서의 지구의 열 균형을 결정합니다. 대기의 주요 열원은 지구 표면입니다. 그것으로부터의 열은 장파 복사의 형태뿐만 아니라 대류에 의해서도 전달되며 수증기가 응축되는 동안에도 방출됩니다. 이러한 열 유입의 비율은 각각 평균 ​​20%, 7%, 23%입니다. 직접적인 태양 복사 흡수로 인해 여기에 열의 약 20%가 추가됩니다. 태양 광선에 수직이고 지구에서 태양까지 평균 거리에 있는 대기 외부에 위치한 단일 영역을 통한 단위 시간당 태양 복사 플럭스(소위 태양 상수)는 1367 W/m2와 같습니다. 변화는 다음과 같습니다. 태양 활동 주기에 따라 1-2 W/m2. 행성의 알베도가 약 30%인 경우 시간 평균 지구로 유입되는 태양 에너지의 양은 239W/m2입니다. 행성으로서 지구는 평균적으로 동일한 양의 에너지를 우주로 방출하므로 Stefan-Boltzmann 법칙에 따르면 나가는 열 장파 복사의 유효 온도는 255K(-18°C)입니다. 동시에 지구 표면의 평균 온도는 15°C입니다. 33°C의 차이는 온실 효과 때문입니다.

대기의 수분 균형은 일반적으로 지구 표면에서 증발하는 수분의 양과 지구 표면에 떨어지는 강수량의 동등성에 해당합니다. 해양 위의 대기는 육지보다 증발 과정에서 더 많은 수분을 받고 강수 형태로 90%를 잃습니다. 바다 위의 과도한 수증기는 기류를 통해 대륙으로 운반됩니다. 바다에서 대륙으로 대기 중으로 이동하는 수증기의 양은 바다로 흐르는 강의 양과 같습니다.

공기의 움직임. 지구는 구형이므로 열대 지방보다 고위도 지역에 도달하는 태양 복사량이 훨씬 적습니다. 결과적으로 위도 간에 큰 온도 대비가 발생합니다. 온도 분포는 해양과 대륙의 상대적 위치에 의해서도 큰 영향을 받습니다. 해수의 질량이 크고 물의 열용량이 높기 때문에 해수면 온도의 계절적 변동은 육지보다 훨씬 적습니다. 이와 관련하여 중위도 및 고위도에서는 여름 바다 위의 기온이 대륙보다 눈에 띄게 낮고 겨울에는 더 높습니다.

지구의 여러 지역에서 대기가 고르지 않게 가열되면 대기압이 공간적으로 불균일하게 분포됩니다. 해수면에서 압력 분포는 적도 부근에서 상대적으로 낮은 값, 아열대 지방(고압대)에서는 증가하고 중위도 및 고위도에서는 감소하는 것이 특징입니다. 동시에, 온대 위도 대륙에서는 일반적으로 기온 분포와 관련하여 압력이 겨울에 증가하고 여름에 감소합니다. 압력 구배의 영향으로 공기는 고압 영역에서 저압 영역으로 향하는 가속을 경험하여 기단의 이동으로 이어집니다. 움직이는 기단은 또한 지구 자전의 편향력(코리올리 힘), 높이에 따라 감소하는 마찰력, 곡선 궤적의 경우 원심력의 영향을 받습니다. 공기의 난류 혼합은 매우 중요합니다(대기의 난기류 참조).

복잡한 기류 시스템(일반 대기 순환)은 행성의 압력 분포와 연관되어 있습니다. 자오선 평면에서는 평균적으로 2~3개의 자오선 순환 세포를 추적할 수 있습니다. 적도 부근에서는 가열된 공기가 아열대 지방에서 상승 및 하강하여 해들리 세포를 형성합니다. 역페렐 셀의 공기도 그곳으로 하강합니다. 고위도에서는 직선형 극세포가 종종 보입니다. 자오선 순환 속도는 대략 1m/s 이하입니다. 코리올리 힘으로 인해 대류권 중간에서 약 15m/s의 속도로 대부분의 대기에서 서풍이 관찰됩니다. 비교적 안정적인 풍력 시스템이 있습니다. 여기에는 무역풍이 포함됩니다. 아열대 지방의 고압대에서 눈에 띄는 동부 성분(동쪽에서 서쪽으로)이 있는 적도까지 부는 바람입니다. 몬순은 상당히 안정적입니다. 계절적 특성이 명확하게 정의된 기류입니다. 여름에는 바다에서 본토로, 겨울에는 반대 방향으로 불어옵니다. 인도양 몬순은 특히 규칙적입니다. 중위도에서는 기단의 이동이 주로 서쪽(서쪽에서 동쪽으로)입니다. 이것은 수백, 심지어 수천 킬로미터에 달하는 저기압과 고기압과 같은 큰 소용돌이가 발생하는 대기 전선 영역입니다. 사이클론은 열대 지방에서도 발생합니다. 여기서는 크기는 작지만 풍속이 매우 높아 소위 열대저기압인 허리케인 세기(33m/s 이상)에 도달하는 것으로 구별됩니다. 대서양과 동태평양에서는 허리케인, 서태평양에서는 태풍이라고 합니다. 상부 대류권과 하부 성층권에서는 직접 해들리 자오선 순환 셀과 역 페렐 셀을 분리하는 영역(상대적으로 좁고 수백 킬로미터 너비)에서 경계가 뚜렷하게 정의된 제트 기류가 종종 관찰되며, 그 안에서 바람은 100-150에 도달합니다. 그리고 심지어 200m/와.

기후와 날씨. 서로 다른 위도에서 지구 표면에 도달하는 태양 복사량의 차이는 물리적 특성이 다양하여 지구 기후의 다양성을 결정합니다. 적도에서 열대 위도까지 지구 표면의 기온은 평균 25~30°C이며 일년 내내 거의 변하지 않습니다. 적도 벨트에는 일반적으로 강수량이 많아 과도한 수분 조건이 생성됩니다. 열대 지역에서는 강수량이 감소하고 일부 지역에서는 매우 낮아집니다. 여기에 지구의 광대한 사막이 있습니다.

아열대 및 중위도에서는 기온이 일년 내내 크게 변하며, 바다에서 멀리 떨어진 대륙 지역에서는 여름과 겨울 기온의 차이가 특히 큽니다. 따라서 동부 시베리아의 일부 지역에서는 연간 기온 범위가 65°C에 이릅니다. 이 위도의 가습 조건은 매우 다양하며 주로 일반 대기 순환 체제에 따라 달라지며 해마다 크게 다릅니다.

극지방에서는 눈에 띄는 계절적 변화가 있더라도 기온은 일년 내내 낮게 유지됩니다. 이는 주로 시베리아를 중심으로 러시아 면적의 65% 이상을 차지하는 해양, 육지 및 영구 동토층에 얼음 덮개가 광범위하게 분포하는 데 기여합니다.

지난 수십 년 동안 지구 기후의 변화는 점점 눈에 띄게 나타났습니다. 기온은 저위도보다 고위도에서 더 많이 상승합니다. 여름보다 겨울에 더 많이; 낮보다 밤에 더 많이. 20세기 동안 러시아 지표면의 연평균 기온은 1.5~2°C 증가했고, 시베리아 일부 지역에서는 몇 도 정도 증가한 것이 관찰되었습니다. 이는 미량가스 농도의 증가로 인한 온실효과 증가와 관련이 있습니다.

날씨는 대기 순환 조건과 해당 지역의 지리적 위치에 따라 결정되며, 열대 지방에서는 가장 안정적이고 중위도 및 고위도에서는 가장 가변적입니다. 날씨는 대기 전선, 강수량과 바람의 증가를 운반하는 사이클론 및 고기압의 통과로 인해 기단이 변화하는 구역에서 가장 많이 변합니다. 기상 예측을 위한 데이터는 지상 기상 관측소, 선박, 항공기, 기상 위성에서 수집됩니다. 기상학도 참조하세요.

대기 중의 광학적, 음향적, 전기적 현상. 공기와 다양한 입자(에어로졸, 얼음 결정, 물방울)에 의한 빛의 굴절, 흡수 및 산란의 결과로 전자기 복사가 대기 중에 전파되면 무지개, 왕관, 후광, 신기루 등 다양한 광학 현상이 발생합니다. 빛의 산란은 하늘의 둥근 천장의 겉보기 높이와 하늘의 푸른 색을 결정합니다. 물체의 가시 범위는 대기 중 빛의 전파 조건에 따라 결정됩니다(대기 가시성 참조). 다양한 파장에서 대기의 투명도는 통신 범위와 지구 표면에서의 천문 관측 가능성을 포함하여 기기를 사용하여 물체를 감지하는 능력을 결정합니다. 성층권과 중간권의 광학적 불균일성에 대한 연구에서 황혼 현상은 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 우주선에서 황혼을 촬영하면 에어로졸 층을 감지할 수 있습니다. 대기 중 전자기 복사 전파의 특징은 해당 매개변수의 원격 감지 방법의 정확성을 결정합니다. 이 모든 질문과 다른 많은 질문은 대기 광학을 통해 연구됩니다. 전파의 굴절과 산란은 전파 수신 가능성을 결정합니다(전파 전파 참조).

대기 중 소리의 전파는 온도와 풍속의 공간적 분포에 따라 달라집니다(대기 음향학 참조). 원격 방법을 통한 대기 감지에 관심이 있습니다. 로켓에 의해 대기 상층부로 발사된 전하의 폭발은 성층권과 중간권의 바람 시스템과 온도 변화에 대한 풍부한 정보를 제공했습니다. 안정된 성층대기에서는 단열구배(9.8K/km)보다 낮은 높이에서 온도가 감소할 때 소위 내부파가 발생합니다. 이 파도는 성층권과 중간권까지 위쪽으로 전파될 수 있으며, 그곳에서 약화되어 바람과 난기류를 증가시킵니다.

지구의 음전하와 그에 따른 전기장, 대기는 전하를 띤 전리층 및 자기권과 함께 글로벌 전기 회로를 생성합니다. 여기에는 구름과 뇌우 전기의 형성이 중요한 역할을 합니다. 낙뢰 방전의 위험으로 인해 건물, 구조물, 전력선 및 통신에 대한 낙뢰 보호 방법의 개발이 필요해졌습니다. 이 현상은 항공에 특별한 위험을 초래합니다. 번개 방전은 대기라고 불리는 대기 무선 간섭을 유발합니다(휘파람 대기 참조). 전계 강도가 급격히 증가하는 동안 지구 표면 위로 튀어 나온 물체의 끝과 날카로운 모서리, 산의 개별 봉우리 등에서 나타나는 발광 방전이 관찰됩니다 (엘마 조명). 대기에는 대기의 전기 전도도를 결정하는 특정 조건에 따라 항상 매우 다양한 양의 경이온과 중이온이 포함되어 있습니다. 지구 표면 근처 공기의 주요 이온화 장치는 지각과 대기에 포함된 방사성 물질과 우주선에서 나오는 방사선입니다. 대기전력도 참조하세요.

대기에 대한 인간의 영향.지난 수세기 동안 인간의 경제 활동으로 인해 대기 중 온실가스 농도가 증가해 왔습니다. 이산화탄소의 비율은 200년 전 2.8-10 2에서 2005년 3.8-10 2로 증가했으며, 메탄 함량은 약 300-400년 전 0.7-10 1에서 21세기 초 1.8-10 -4로 증가했습니다. 세기; 지난 세기 동안 온실효과 증가의 약 20%는 프레온에서 비롯되었는데, 프레온은 20세기 중반까지 대기에 거의 존재하지 않았습니다. 이러한 물질은 성층권 오존층 파괴자로 인식되며 1987년 몬트리올 의정서에 따라 생산이 금지됩니다. 대기 중 이산화탄소 농도의 증가는 점점 더 많은 양의 석탄, 석유, 가스 및 기타 유형의 탄소 연료의 연소와 산림 개간으로 인해 발생합니다. 광합성을 통해 이산화탄소가 감소합니다. 메탄의 농도는 석유 및 가스 생산량이 증가하고(손실로 인해) 쌀 작물이 증가하고 소의 수가 증가함에 따라 증가합니다. 이 모든 것이 기후 온난화에 기여합니다.

날씨를 변화시키기 위해 대기 과정에 적극적으로 영향을 미치는 방법이 개발되었습니다. 뇌운에 특수 시약을 분산시켜 우박으로부터 농작물을 보호하는 데 사용됩니다. 공항에서 안개를 분산시키고, 식물을 서리로부터 보호하고, 구름에 영향을 주어 원하는 지역의 강수량을 늘리거나, 공공 행사 중에 구름을 분산시키는 방법도 있습니다.

분위기 연구. 대기의 물리적 과정에 대한 정보는 주로 모든 대륙과 많은 섬에 위치한 영구적으로 운영되는 기상 관측소 및 관측소의 글로벌 네트워크에서 수행되는 기상 관측을 통해 얻습니다. 일일 관찰은 기온과 습도, 대기압과 강수량, 흐림, 바람 등에 대한 정보를 제공합니다. 태양 복사 및 그 변환 관찰은 광도계 관측소에서 수행됩니다. 대기 연구에 있어 매우 중요한 것은 라디오존데를 사용하여 최대 30-35km 고도까지 기상 측정을 수행하는 항공 관측소 네트워크입니다. 여러 관측소에서 대기 오존, 대기의 전기 현상, 공기의 화학적 조성에 대한 관찰이 수행됩니다.

지상국의 데이터는 세계 해양의 특정 지역에 지속적으로 위치하는 "기상 선박"이 운영되는 해양 관측과 연구 및 기타 선박에서 수신한 기상 정보로 보완됩니다.

최근 수십 년 동안 구름 사진을 촬영하고 태양으로부터 나오는 자외선, 적외선 및 마이크로파 방사선 플럭스를 측정하는 장비를 탑재한 기상 위성을 사용하여 대기에 대한 정보가 점점 더 많이 획득되었습니다. 위성을 사용하면 온도, 흐림 및 물 공급의 수직 프로필, 대기의 복사 균형 요소, 해양 표면 온도 등에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 항법 위성 시스템의 무선 신호 굴절 측정을 사용하여 대기 중 수분 함량뿐만 아니라 밀도, 압력, 온도의 수직 프로파일을 결정하는 것이 가능합니다. 위성의 도움으로 지구의 태양 상수와 행성 알베도 값을 명확히 하고, 지구-대기 시스템의 복사 균형 지도를 구축하고, 작은 대기 오염 물질의 함량과 변동성을 측정하고, 이를 해결하는 것이 가능해졌습니다. 대기 물리학 및 환경 모니터링의 다른 많은 문제.

문학: Budyko M.I. 과거와 미래의 기후. L., 1980; Matveev L. T. 일반 기상학 과정. 대기 물리학. 2판 엘., 1984; Budyko M.I., Ronov A.B., Yanshin A.L. 분위기의 역사. 엘., 1985; Khrgian A. Kh. 대기 물리학. 엠., 1986; 분위기: 디렉토리. L., 1991; Khromov S.P., Petrosyants M.A. 기상학 및 기후학. 5판 엠., 2001.

G. S. Golitsyn, N. A. Zaitseva.

지구의 구성. 공기

공기는 지구 대기를 구성하는 다양한 가스의 기계적 혼합물입니다. 공기는 살아있는 유기체의 호흡에 필요하며 산업계에서 널리 사용됩니다.

공기가 균질한 물질이 아니라 혼합물이라는 사실은 스코틀랜드 과학자 조셉 블랙(Joseph Black)의 실험에서 입증되었습니다. 그 중 하나에서 과학자는 백색 마그네시아(탄산마그네슘)가 가열되면 "결합 공기", 즉 이산화탄소가 방출되고 탄 마그네시아(산화마그네슘)가 형성된다는 사실을 발견했습니다. 반대로 석회석을 태울 때 “결합된 공기”가 제거됩니다. 이러한 실험을 바탕으로 과학자는 이산화탄소와 가성 알칼리의 차이점은 전자가 공기 구성 요소 중 하나인 이산화탄소를 포함하고 있다는 점이라고 결론지었습니다. 오늘날 우리는 이산화탄소 외에도 지구의 공기 구성에 다음이 포함된다는 것을 알고 있습니다.

표에 표시된 지구 대기의 가스 비율은 고도 120km까지의 하층에서 일반적입니다. 이들 영역에는 호모스피어(homosphere)라고 불리는 잘 혼합된 균질한 영역이 있습니다. 호모스피어 위에는 가스 분자가 원자와 이온으로 분해되는 특징을 갖는 헤테로스피어가 있습니다. 영역은 터보 일시정지에 의해 서로 분리됩니다.

태양광 및 우주 방사선의 영향으로 분자가 원자로 분해되는 화학 반응을 광해리라고 합니다. 분자 산소의 붕괴는 200km 이상의 고도에서 대기의 주요 가스인 원자 산소를 생성합니다. 1200km 이상의 고도에서는 가장 가벼운 가스인 수소와 헬륨이 우세하기 시작합니다.

공기의 대부분은 3개의 하부 대기층에 집중되어 있기 때문에 100km 이상의 고도에서 공기 구성의 변화는 대기의 전체 구성에 눈에 띄는 영향을 미치지 않습니다.

질소는 지구 공기량의 4분의 3 이상을 차지하는 가장 흔한 가스입니다. 현대의 질소는 광합성 중에 형성되는 분자 산소에 의해 초기 암모니아-수소 대기가 산화되어 형성되었습니다. 현재 소량의 질소가 탈질(질산염을 아질산염으로 환원시킨 후 혐기성 원핵생물에 의해 생성되는 기체 산화물과 분자 질소를 형성하는 과정)의 결과로 대기로 유입됩니다. 화산 폭발 중에 일부 질소가 대기로 유입됩니다.

대기의 상층에서 오존의 참여로 방전에 노출되면 분자 질소가 일산화질소로 산화됩니다.

N 2 + O 2 → 2NO

정상적인 조건에서 일산화탄소는 즉시 산소와 반응하여 아산화질소를 형성합니다.

2NO + O 2 → 2N 2 O

질소는 지구 대기에서 가장 중요한 화학 원소입니다. 질소는 단백질의 일부이며 식물에 미네랄 영양을 제공합니다. 생화학 반응 속도를 결정하고 산소 희석제 역할을 합니다.

지구 대기에서 두 번째로 흔한 가스는 산소입니다. 이 가스의 형성은 식물과 박테리아의 광합성 활동과 관련이 있습니다. 그리고 광합성 유기체가 더 다양하고 많아질수록 대기 중 산소 함량 과정이 더욱 중요해졌습니다. 맨틀의 가스가 제거되는 동안 소량의 중산소가 방출됩니다.

대류권과 성층권의 상층에서는 자외선 태양 복사 (hν로 표시)의 영향으로 오존이 형성됩니다.

O 2 + hν → 2O

동일한 자외선의 결과로 오존은 다음과 같이 분해됩니다.

O 3 + hν → O 2 + O

О 3 + O → 2О 2

첫 번째 반응의 결과로 원자 산소가 형성되고, 두 번째 반응의 결과로 분자 산소가 형성됩니다. 4가지 반응을 모두 1930년에 발견한 영국 과학자 시드니 채프먼의 이름을 따서 “채프먼 메커니즘”이라고 합니다.

산소는 살아있는 유기체의 호흡에 사용됩니다. 그것의 도움으로 산화 및 연소 과정이 발생합니다.

오존은 돌이킬 수 없는 돌연변이를 일으키는 자외선으로부터 살아있는 유기체를 보호하는 역할을 합니다. 오존의 가장 높은 농도는 소위 성층권 하부에서 관찰됩니다. 오존층 또는 오존 스크린은 고도 22-25km에 위치합니다. 오존 함량은 적습니다. 정상 압력에서 지구 대기의 모든 오존은 두께가 2.91mm에 불과한 층을 차지합니다.

대기 중에 세 번째로 흔한 가스인 아르곤, 네온, 헬륨, 크립톤 및 크세논의 형성은 화산 폭발 및 방사성 원소의 붕괴와 관련이 있습니다.

특히 헬륨은 우라늄, 토륨 및 라듐의 방사성 붕괴의 산물입니다: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α(이 반응에서 α 입자 헬륨 핵은 에너지 손실 과정에서 전자를 포획하여 4He가 됩니다.

아르곤은 칼륨의 방사성 동위원소인 40 K → 40 Ar + γ가 붕괴되는 동안 형성됩니다.

네온은 화성암에서 탈출합니다.

크립톤은 우라늄(235U 및 238U)과 토륨Th가 붕괴되어 최종 생성물로 형성됩니다.

대기 크립톤의 대부분은 반감기가 엄청나게 짧은 초우라늄 원소의 붕괴로 인해 지구 진화의 초기 단계에서 형성되었거나 크립톤 함량이 지구보다 천만 배 더 높은 우주에서 왔습니다.

크세논은 우라늄 핵분열의 결과이지만, 이 가스의 대부분은 지구 형성 초기 단계, 원시 대기에서 남아 있습니다.

이산화탄소는 화산 폭발과 유기물 분해로 인해 대기로 유입됩니다. 지구 중위도 대기의 함량은 계절에 따라 크게 다릅니다. 겨울에는 CO 2 양이 증가하고 여름에는 감소합니다. 이러한 변동은 광합성 과정에서 이산화탄소를 사용하는 식물의 활동과 관련이 있습니다.

태양 복사에 의해 물이 분해되어 수소가 생성됩니다. 그러나 대기를 구성하는 가스 중 가장 가볍기 때문에 지속적으로 우주 공간으로 증발하므로 대기 중 함량이 매우 적습니다.

수증기는 호수, 강, 바다 및 육지 표면에서 물이 증발한 결과입니다.

수증기와 이산화탄소를 제외한 대기 하층의 주요 가스 농도는 일정합니다. 소량으로 대기에는 황산화물 SO 2, 암모니아 NH 3, 일산화탄소 CO, 오존 O 3, 염화수소 HCl, 불화 수소 HF, 일산화질소 NO, 탄화수소, 수은 증기 Hg, 요오드 I 2 및 기타 여러 가지가 포함되어 있습니다. 낮은 대기층인 대류권에는 항상 다량의 부유 고체 및 액체 입자가 존재합니다.

지구 대기의 입자상 물질의 원인으로는 화산 폭발, 꽃가루, 미생물, 그리고 최근에는 생산 중 화석 연료 연소와 같은 인간 활동이 있습니다. 응축핵인 먼지의 가장 작은 입자는 안개와 구름을 형성합니다. 대기 중에 지속적으로 존재하는 미립자 물질이 없다면 강수량은 지구에 떨어지지 않을 것입니다.