Структура земної атмосфери та джерела забруднення повітряного середовища

Структурний склад атмосфери та газовий баланс

Загальна маса повітряної оболонки Землі становить близько 5,9⋅10¹⁵ тонн. Газовий склад атмосфери в її нижніх шарах практично незмінний і утримує киснево-азотний баланс приблизно до висоти 400–600 км. Вище 600 км і до 1600 км в атмосфері переважає гелій, а в найвищих шарах — водень. Зі збільшенням висоти атмосферний тиск безперервно знижується.

• Маса атмосфери — 5,9⋅10¹⁵ т
• Частка повітря в тропосфері — до 80 %
• Ріст CO₂ з 1880 року — з 0,027 % до 0,033 %
• Річний викид CO₂ — понад 20 млрд т
• Космічний пил — 2–5 млн т/рік

Залежно від температурного режиму в атмосфері виділяють кілька ключових зон. Найнижчий шар — тропосфера — простягається від 7 км над полюсами до 18 км над екватором. Тут відбуваються основні метеорологічні процеси: формуються хмари, випадають опади, виникають грози та шторми. У міру підйому температура в тропосфері падає до -50 °C.

Вище тропосфери розташована стратосфера протяжністю близько 50 км. Температура в ній спочатку постійна, а потім зростає до значень, близьких до 0 °C, завдяки поглинанню озоном ультрафіолетового випромінювання. Над стратосферою розміщені мезосфера і термосфера. У термосфері на висоті 400 км температура повітря може досягати 700–1500 °C.

Джерела забруднення та парниковий ефект

Розвиток промисловості, енергетики та транспорту з XIX століття суттєво порушує природний газовий обмін біосфери. Забруднення атмосферного повітря поділяється на природне та антропогенне. Природні чинники зазвичай не становлять загрози для екосистем, тоді як господарська діяльність людини створює масштабне техногенне навантаження на довкілля.

Природне забруднення формується за рахунок таких джерел:

• Позаземне: космічний пил зі згорілих метеоритів (від 2 до 5 млн тонн щорічно).
• Морське: мікрокристали солей магнію, натрію, калію та кальцію, що утворюються при висиханні морських бризок.
• Континентальне неорганічне: пил з безводних пустель і степів, продукти вивітрювання гірських порід і ґрунтів, вулканічні викиди.
• Континентальне органічне: дим лісових, степових і торф'яних пожеж, спори рослин, аеропланктон, грибкові утворення, а також продукти гниття і розкладання біомаси.

Антропогенне забруднення надходить від об'єктів теплоенергетики, транспорту, підприємств ядерно-паливного циклу, промислового виробництва та сільського господарства. Радіоактивне забруднення пов'язане з видобутком і транспортуванням уранової руди, експлуатацією реакторів, відходами ТЕЦ і атомними випробуваннями. Техногенні викиди пригнічують флору та фауну, а також руйнують споруди.

Щорічний обсяг антропогенних речовин, що надходять в атмосферу, становить:

• Діоксид вуглецю — понад 20 млрд т;
• Пил — понад 250 млн т;
• Оксид вуглецю — 200 млн т;
• Діоксид сірки — 150 млн т;
• Зола — 120 млн т;
• Оксиди азоту — 53 млн т;
• Вуглеводні — понад 50 млн т.

З 1880 року концентрація діоксиду вуглецю в повітрі збільшилася з 0,027 % до 0,033 %, і за розрахунками вчених цей показник подвоюватиметься кожні 23 роки. Накопичення CO₂ призводить до розвитку парникового ефекту. Повітряна оболонка з підвищеним вмістом вуглекислого газу пропускає сонячну радіацію, але затримує відбите довгохвильове інфрачервоне випромінювання Землі.

Всесвітній екологічний форум у Кіото, що проходив у 1997 р., констатував, що через двадцять років на Землі стане тепліше на 3 градуси. Такого не спостерігалося за всю попередню історію людства. Ночі будуть теплішими, влітку стане більше спекотних днів, а взимку – холодних. Проливні дощі змінюватиме тривала посуха.

Найстрімкіше зростання середньої температури на Землі за останні 50 років спостерігається в районі Антарктиди. Тут потеплішало на 2,5 градуси, що викликало обвал льодовиків площею в кілька тисяч квадратних кілометрів і підвищення рівня Світового океану.

Це призведе до затоплення берегової лінії та необхідності евакуювати сотні мільйонів людей. Збільшення температури повітря може призвести до зростання смертності серед осіб старше 65 років.

Однак Землі загрожує не лише великий потоп. На думку американського еколога Волленса Бороскера з Колумбійського університету, збільшення концентрації промислових газів може змінити океанічні течії. Наприклад, Гольфстрім, що обігріває Європу. І тоді температура в Дубліні впаде на 10 градусів.

Підсумковий протокол форуму в Кіото зафіксував зобов'язання країн Європейського союзу скоротити до 2010 року забруднення атмосфери на 8 % порівняно з 1990 роком.