Состав атмосферы и его формирование в процессе эволюции биосферы (стр. 4 из 6)

Радон – радиоактивный инертный газ – вследствие своей недолговечности не является постоянным компонентом атмосферы и поэтому рассматривается в группе ксенокомпонентов атмосферы[2].

6.2 Водород

Содержание свободного водорода в атмосфере ничтожно. Его источником являются вулканические процессы, многие магматические и осадочные горные породы, а так же биогенные процессы, идущие при участии водородообразующих бактерий[2].

В атмосфере водород неустойчив и легко соединяется с кислородом. Таким образом, его относительно постоянное на данный геологический период содержание в атмосфере может рассматриваться как динамическое равновесие, определяемое физико-химическими и гравитационными факторами. Большинство исследователей признает возможность ухода (диссипации) атомов водорода за пределы атмосферы в космическое пространство.

Из числа изотопов водорода в атмосфере присутствуют тритий

- Т, количество которого измеряется значением 4* ат. %. Тритий образуется естественным путем в верхних слоях атмосферы в результате бомбардировки атомов азота нейтронами космических лучей по схеме +n→ +T. Образование трития имеет место также при ядерных взрывах в атмосфере. Однако в связи с запрещением испытаний атомного оружия в атмосфере количество техногенного трития, имеющего сравнительно короткий период полураспада ( 12,262 лет ), в атмосфере значительно уменьшилось[2].

7.Ксенокомпоненты атмосферы, включая антропогенные загрязнители.

7.1 Метан и другие газообразные углероды

Незначительное количество метана

постоянно отмечается в земной атмосфере. Он образуется в процессе разложения органического вещества при условии недостатка кислорода почвах, особенно в болотах ( болотный газ ) и захороненных осадках. Процесс преобразования захороненного органического вещества в каменные угли и жидкие углеводороды сопровождается отделением значительного количества метана. Так, метан составляет около 90% массы газа в его месторождениях. Поступление метана из осадочных толщ, газовых, нефтяных и угольных месторождений, а также из разлагающихся в восстановительных условиях органических остатков является естественным источником этого наиболее простого углеводорода в атмосфере. Некоторая часть метана в биосфере окисляется особыми видами бактерий до углекислого газа и воды по схеме:

+ 2 → + 2 .

Содержание более тяжелых, чем метан углеводородов в тропосфере ничтожно и практически не поддается определению. Тяжелыми углеводородами обогащены газы нефтяных месторождений ( 17% ), в то время как в месторождениях газа среднее содержание тяжелых углеводородов в среднем составляет около 3%[6].

7.2 Окись углерода

В отличие от углекислого газа, являющегося вместе с кислородом основой жизни на Земле. Окись углерода СО не характерна для природных процессов в окружающей среде. Обладая токсическими свойствами, окись углерода отрицательно действует на живые организмы. Концентрации СО, превышающие 10 мг на 1 м³ воздуха, опасны для здоровья человека[2].

Появление окиси углерода в тропосфере является полностью следствием деятельности человека, если исключить образование некоторого количества ее во время лесных пожаров. В этой связи содержание окиси углерода в воздухе может служить объективным показателем степени его загрязненности[2].

Исходя из годового потребления жидкого топлива различными странами, поступление техногенной окиси углерода в тропосферу может быть оценено в 230 млн. т/год[2].

Содержание окиси углерода в воздухе уже в настоящее время в ряде крупных городов (Нью-Йорк, Лос-Анджелес, Токио и др.) представляет угрозу для здоровья людей, особенно в жаркие и безветренные периоды года[2].

7.3 Сероводород

Поступление незначительных количеств природного сероводорода

в атмосферу в основном обусловлено процессами бактериального разложения органического вещества в условиях резкого недостатка кислорода. Некоторое количество выбрасывается в атмосферу вместе с другими газами в результате вулканических процессов, а также поступает на поверхность с термальными источниками[1].

Бактерии-десульфузаторы, участвующие в процессах разложения органического вещества, проходящих без доступа воздуха, восстанавливают присутствующий в органических остатках сульфат-ион

. При этом отработанный у сульфат-иона кислород используется для дальнейшего окисления органического вещества. Бактерии этой группы могут использовать в пищу не только разлагающиеся остатки растений и животных, но также и ископаемые углеводороды – различные битумы, нефть и т. д. По подсчетам, количество сероводорода, ежегодно выделяемого в результате деятельности бактерий-десульфуризаторов, измеряется ( в расчете на серу ) в 4,2* моль. Из них лишь 1,0* моль поступает с континентов, а остальная часть ( 3,2* моль) поставляется океанами[1].

В тропосфере сероводород неустойчив и в результате реакции с кислородом воздуха преобразуется в S

. Хотя эта реакция в изолированных условиях протекает достаточно медленно, однако присутствие в тропосфере аэрозолей и мельчайших капелек воды резко ускоряет ее прохождение[1].

Повышение концентрации

в воздухе представляет опасность для здоровья и даже жизни живых существ, в том числе и человека. В этой связи промышленные источники, выделяющие в составе отходов , должны строго контролироваться. К их числу относится ряд химических производств, в том числе процессы переработки каменных углей, осуществляемые без доступ воздуха, и т. д[1].

7.4 Сернистый газ

Содержание природного

в атмосфере ничтожно, его источниками являются вулканические процессы и окисление в воздухе сероводорода, поступающего в результате жизнедеятельности бактерий-десульфузаторов. Незначительные количества выделяются в воздух также в результате окисления с поверхности рудных месторождений, содержащих сульфиды. В почвенном воздухе над месторождениями сульфидных руд содержание сернистого газа составляет 25-50 частей на миллиард при фоновой концентрации от -15 до 10 частей на миллиард. Таким образом, источники природного ограничены в масштабах. Однако поступление в тропосферу значительных количеств техногенного сернистого газа уже в настоящее время представляет одну из наиболее серьезных проблем загрязнения окружающей среды[2].

Присутствие

в атмосфере оказывает не только прямое отрицательное воздействие на жизнедеятельность животных и растений. Взаимодействуя с кислородом воздуха, преобразуется в крайне реакционноспособный , который с водой атмосферы дает серную кислоту. Разрушительные свойства последней общеизвестны. Реакция окисления сернистого газа до

О +М → + ;

2

+ + окислители → ;

+ → .

Где М – любая молекула газа. Первая реакция требует одновременно столкновения молекулы

, атомарного газа и любой другой газообразной молекулы, которая служит для отвода образуемой в процессе столкновения и реакции энергии. Иначе этот процесс же пойдет в обратном направлении и вновь будет преобразован в с отщеплением атома кислорода. Особенно благоприятные условия для прохождения этой реакции существуют в пределах озонового слоя атмосферы, где атомарный кислород непрерывно генерируется в процессе распада молекул на О и . В результате в стратосфере на высоте порядка 18 км существует слой с повышенной концентрацией , поскольку легко соединяется с присутствующей в атмосфере водой. Вторая реакция для быстрого осуществления требует присутствия окислителей. Последние всегда накапливаются в воздухе, загрязненном в результате производственной деятельности человека. Таким образом, окисление до с последующим образованием серной кислоты особенно интенсивно происходит в атмосфере городов и в районах промышленных предприятий[2].