Тарасов Л.В. - Ветры и грозы в атмосфере Земли (1109048), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Аэрозоли антропогенного происхождения возникают в результате выбросов в атмосферу отходов промышленных и бытовых предприятий и выхлопных газов автомобилей, взрывов, пожаров, вызванных людьми, сжигания свалок и т. п. Сюда же надо отнести пылевые бури в районах с эрозией почвы, обусловленной деятельностью человека. Какова роль аэрозольных частиц в атмосфере? Вполне очевиден ответ: они загрязняют атмосферу. Это особенно относится к аэрозолям антропогенного происхождения. По сравнению с естественными аэрозолями, они существенно токсичнее, биологически опаснее и к тому же могут иметь повышенную концентрацию аэрозольных частиц в отдельных районах (например, в крупных промышленных центрах).
Наибольший вклад в загрязнение атмосферы вносят автотранспорт, авиация, теплоэлектростанции, нефтехимические и металлургические предприятия. Заметим, что многие вещества, являющиеся безвредными в виде сплошных тел, становятся опасными, оказавшись в виде аэрозолей.
Так, в топочном дыме помимо частичек сажи содержатся капельки серной кислоты Нзб04, образовавшейся из присутствующего в дыме диоксида серы БОг Для таких аэрозолей используют специальное 21. Океид водорода в земной атмосфере 127 название смог — от английских слов зто)се (дым) и Уоб (туман). Печально известен лондонский смог.
Естественные аэрозоли в целом не наносят серьезного ущерба природной среде. Правда, он может оказаться заметным в отдельных районах, например вблизи сильных вулканических извержений. Отметим простирающуюся далеко на запад от побережья Сенегала область Атлантики с постоянным интенсивным выносом пыли из Сахары, упомянем также интенсивное выпадение соли на океанических островах, достигающее в год сотен тонн на квадратный километр. Имея в виду главным образом естественные аэрозоли (для них общее количество аэрозольных частиц в атмосфере в десятки раз больше, чем для аэрозолей антропогенного происхождения), мы должны обратить внимание на еше одну важную роль аэрозольных частиц в атмосфере. Именно в результате их присутствия происходит конденсация пересышенного водяного пара и образуются облака и туманы.
Аэрозольные частицы выступают в качестве центров (так называемых ядер конденсации). на которых конденсируется пар, превращаясь в капли воды или кристаллы льда. Не всякие аэрозольные частицы могут служить ядрами конденсации. Ими могут быть жидкие капельки растворов солей и кислот, растворимые в воде твердые частицы солей, а также нерастворимые, но смачиваемые водой твердые частицы (частицы почвы, горной породы, дыма).
Конденсация происходит, как правило, уже при незначительном пересышении пара при относительной влажности воздуха от 100 до 100,5 % По имеющимся оценкам, на образование облаков расходуется всего 5 — 10 % аэрозольных частиц. Так что в атмосфере всегда есть избыток ядер конденсации. Строго говоря, земную атмосферу можно рассматривать как аэрозоль, свойства которого различны в разных областях пространства и к тому же могут изменяться со временем. Так, характер и концентрация аэрозольных частиц различны для задымленного воздуха, для воздуха на лесной поляне, для воздуха над поверхностью морских волн.
И пространство атмосферы вне облака, и пространство внутри него — это не что иное, как аэрозоли. Просто внутри облака некоторые аэрозольные частицы оказались центрами водяных капель или ледяных кристаллов, скопление которых хорошо видно невооруженным глазом. Кроме того, вне облака плотность водяного пара в газообразной дисперсионной среде оказывается заметно ниже, чем внутри облака. 128 Глава 2.
Фаз«вне аерееоды в атмосфере Круговорот оксида водорода в природе Как уже отмечалось, общая масса оксида водорода ностоянна и составляет 1,4 10м кг. При этом установлено, что за год из атмосферы уходят 5,2 10" кг оксида водорода, выпадая на поверхность Земли в виде осадков — дождей, снегопадов, града. Такое же количество оксида водорода возвращается в течение года обратно в атмосферу в виде водяного пара в результате испарения с поверхности Земли (главным образом с поверхности Мирового океана).
Так в природе совершается круговорот оксида водорода. Обычно говорят о «круговороте воды в природе», что представляется нам не вполне корректным. Используют также термин «влагооборот в природе». Он вполне корректен. Однако более точен на наш взгляд термин «круговорот оксида водорода в природе». Обратим внимание на то, что общая годовая масса осадков примерно в 40 раз больше количества оксида водорода в атмосфере. Это означает, что в течение года 40 раз происходит смена влаги, содерокащейся в атмосфере (в среднем каждые девять суток). Не надо думать, что осадки, выпадающие в течение года на данной местности, образовались в результате конденсации водяных паров, которые испарились с поверхности именно этой местности.
Водяные пары генерирует в атмосферу в основном Мировой океан, но затем в игру вступают ветры, которые переносят вдоль земной поверхности водяные пары и облака. Над сушей выпадает 21 % всех осадков, а остальные 79% — над Мировым океаном. Выпавшие над сушей осадки испаряются лишь частично, другая часть их стекает по многочисленным речным системам в Мировой океан.
Обозначим через М массу осадков, выпавших на 1 м' поверхности в данной местности в течение года, а через М„,„массу водяного пара, испарившегося в течение года с 1 м' поверхности. На рис. 2.4 представлены для разных широт средние значения (М ) и (Мт„); усреднение произведено по всем значениям долготы для данной широты. Из рисунка видно, что максимальное количество осадков выпадает вблизи экватора (1800 кг/м'), максимумы испарения наблюдаются около 20' ю.
ш. (1400 кг/м') и около 20' с. ш. (1200 кг/м'). В экваториальном поясе выпадение осадков существенно преобладает над испарением, а вблизи 30' с. ш. и особенно 30 ю. ш. наблюдается обратная картина. Учитывая, что плошадь поверхности земного шара равна 5,1. 1Ог«м' и что в течение года из атмосферы уходят в 2 1 Оксад водорода в земиой атмосфере 129 виде осадков 5,2 1О" кг оксида водорода, заключаем, что в среднем по всей площади земного шара за год выпадает примерно !000 кг осадков на квадратный метр (см. штриховую горизонталь на рис. 2.4). (М), 1О кт/м' г,о 1,5 1,0 0,5 60'с.ш.
30 0' 30 60'ю.ш. Широта Рис. 2.4 Рис. 2.5 Говоря о круговороте оксида водорода, мы допускаем неточность. Следовало бы говорить не о круговороте, а о круговоротах. Схематически они показаны на рис. 2.5. Рассмотрим их. 130 Глава 2 Фазовие оерелоои в атмосфере С поверхности морей, рек, озер происходит испарение воды (1 -о 2). Образовавшаяся в облаках вода выпадает в виде осадков либо на водную поверхность (2 в 1), либо на сушу (2 — > 3). Выпавшие на сушу осадки испаряются (3-е 2), а также образуют наземные и подземные воды, которые либо стекают через реки в моря (3 — > 1), либо поглощаются через почву корнями растений (3 — ~ 4), либо потребляются животными при водопое (3 — в 8).
Вода поднимается от корней растений к листьям (4-в 5). С поверхности листьев происходит испарение воды (5 — в 2); этот процесс имеет специальное название — транспирация. Растения производят при фотосинтезе органические вещества, которые либо попадают в почву (б — в 7), либо поедаются животными (6-+ 8). В почве происходят процессы окисления, в результате которых образуется вода; она либо стекает в реки и моря (7 — в 1), либо поглощается корнями растений (7 — е 4).
Животные выделяют воду при дыхании (8 — в 2). Кроме того они выделяют воду вместе с мочой и после гибели (в процессе окисления). Часть этой воды попадает через почву снова к растениям (8 — е 4), а часть стекает в реки и моря (8-о 1). Вот так на нашей планете оксид водорода совершает круговорот, а точнее говоря, круговороты. Какую-то часть своих дорог он проходит в жидком состоянии; другую часть преодолевает, будучи водяным паром.
Некоторые дороги преодолеваются особым образом — когда молекула Н,О разъята на атомы, а атомы упрятаны в молекулы углеводов. Таковы дороги (б -+ 7) и (б — в 8). Возможно, кто-то заметит, что на этих дорогах оксида водорода вовсе нет и потому не следует включать их в схему круговоротов. На это можно возразить очень просто. На старте каждой из упомянутых дорог была вода и на финише появилась вода. На старте произошел хорошо известный процесс фотосинтеза 6Н,О + 6СО, — е С,Н„Ов + 6О, (2.2) и вода исчезла. На финише произошел процесс окислеиия СвНнОв + 60з — в 6Н,О + 6СО, (2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
