Склад атмосфери. Значення газів

Значення атмосфери

РОЗДІЛ 2. АТМОСФЕРА І ПОВІТРЯ

Атмосфера – це повітряна оболонка земної кулі, яка з усіх боків оточує нашу планету і обертається разом з нею. Вона простирається на тисячі кілометрів від поверхні землі і є середовищем існування всіх земних організмів (за винятком анаеробних бактерій).

Атмосфера створила умови для виникнення життя на землі і захищає живі організми від згубної дії ультрафіолетових і космічних променів та метеоритів. Повітря необхідне живим організмам для дихання.

Без атмосфери наша планета була б мертвою, втратило б зміст таке поняття, як погода, не було б хмар, атмосферних опадів і різних явищ погоди. Жоден звук не порушував би мертвої тиші. Не маючи захисту від сонячних променів і холоду космічного простору, Земля з одного боку нагрівалася би до 100 ^оС тепла, а з іншого – охолоджувалась би до мінус 100 ^оС. Земля була би безжиттєвою пустелею. Але в дійсності цього немає, оскільки атмосфера огортає планету і зберігає життя на землі у той формі, що нам відома.

Атмосферне повітря – це механічна суміш газів з домішками твердих та рідких часточок як природного так і антропогенного походження. Головними складовими атмосферного повітря (за об’ємом) є азот (78%), кисень (21%), аргон (0,9%), вуглекислий газ (0,03%) та водяна пара. Інші гази знаходяться в атмосфері в незначній кількості. Сухе чисте повітря в нижніх шарах атмосфери на всій планеті характеризується сталістю складу. Між атмосферою і біосферою за мільйон років установилася динамічна рівновага. Тому людина й об'єкти сільськогосподарського виробництва пристосовані до певного складу повітря, що є необхідною умовою їхнього існування.

Сталість основного газового складу повітря у нижніх шарах атмосфери обумовлено вертикальними і горизонтальними повітряними плинами, що безупинно перемішують повітря. До висоти 100 км газовий склад атмосфери майже не змінюється. Тільки в шарі 20 – 35 км спостерігається підвищена концентрація озону. Він затримує майже всю хімічно активну і руйнівну ультрафіолетову радіацію (УФР). Озон утворюється внаслідок розщеплення молекул двохатомного кисню під дією УФР Сонця, грозових (електричних) розрядів і деяких окислювальних процесів.

Крім названих основних газів в атмосфері завжди містяться різні рідкі, тверді і газоподібні домішки. Вони попадають в атмосферу в результаті виверження вулканів, лісових пожеж, діяльності промисловості, авіації, автомобільного транспорту (вихлопні гази) тощо. Деякі з газових домішок (двоокис сірки, окисли азоту, окис вуглецю й ін.) згубно діють на людину, тварин і рослини. Загальна кількість шкідливих домішок в атмосфері незначна, але у великих промислових центрах їхній вміст часом може перевищувати санітарні норми.

Домішки відіграють важливу роль у розвитку ряду атмосферних процесів. З зарядженими аерозолями пов'язані явища атмосферної електрики. Самі дрібні — ядра конденсації, необхідні для утворення туману і хмар.

Кожна складова частина повітря тією чи іншою мірою впливає безпосередньо або через інші фактори на органічне життя, отже і на сільськогосподарське виробництво. Причому цей вплив не визначається їх процентним вмістом: навіть незначні гадові домішки до основних газів можуть відігравати істотну роль в атмосферних процесах, які в свою чергу впливають на окремі галузі с/г-ва.

З усіх газів атмосфери найбільше значення для біосфери, у тому числі і для сільського господарства, мають азот, кисень, вуглекислий газ і водяна пара.

Азот — один з головних елементів. Всупереч своїй назві „безжиттєвий” він необхідний для життя організмів, оскільки входить до складу їх клітин, білків, нуклеїнових кислот. Він також впливає на інтенсивність росту рослин. Вільний азот атмосфери не споживається рослинами, оскільки вони засвоюють азот тільки з простих його солей, які є у ґрунті. Лише бобові рослини засвоюють азот з повітря за допомогою бульбашкових бактерій, що живуть на їхньому корінні. Атмосферний азот зв'язується деякими ґрунтовими і бульбашковими бактеріями, що збагачує ґрунт з'єднаннями азоту. Невелика кількість зв'язаного азоту (3—4 кг/га в рік) потрапляє в ґрунт з атмосферними опадами. В атмосферу азот надходить внаслідок розкладу азотних сполук бактеріями.

Азот відіграє важливу роль і в житті тварин. Він засвоюється організмом для синтезу білка, а також розчиняє інші гази (змінює їх концентрацію у повітрі) і цим самим створює нормальні умови для дихання. Надмірна кількість азоту в повітрі (понад 93%) шкідлива для тварин і викликає загибель організму.

Кисень необхідний для дихання як тварин, так і рослин, коріння, насіння, мікроорганізмів. При взаємодії органічних речовин з киснем (окислення) у клітках живих організмів виділяється енергія, що забезпечує життєдіяльність тварин і рослин. Кисень бере участь в утворенні ґрунту і гірських порід, а також у руйнуванні останніх. При активній участі кисню відбувається розклад рослинних і тваринних решток. При цьому складні органічні сполуки перетворюються в простіші, які зону беруть участь у кругообігу речовин у природі. Кисень підтримує горіння і обмін речовин. Вільний кисень в атмосферу потрапляє переважно в процесі фотосинтезу.

Вуглекислий газ — джерело повітряного живлення і асиміляції рослин. Зелені рослини за допомогою світлової енергії в процесі фотосинтезу створюють з вуглекислого газу і води органічну речовину.

При диханні тварин і рослин, горінні, окисленні, диханні і гнитті органічної речовини вуглекислий газ виділяється в атмосферу. Збільшення (до відомих меж) змісту вуглекислого газу в повітрі сприяє підвищенню врожаю сільськогосподарських культур. Дослідами доведено, що при збільшенні вмісту вуглекислого газу в повітрі у 10 разів (до 0,3%) врожайність культур підвищується у 2–4 рази.

Вуглекислий газ має здатність поглинати тепло, тому грає важливу роль у тепловому балансі Землі, зменшуючи її охолодження. Азот, аргон і кисень практично не мають такої здатності.

Наявність вуглекислого газу у невеликій кількості є бажаною. Розчиняючись у воді, він посилює розчинність поживних речовин ґрунту, зокрема фосфатів. Висока концентрація в ґрунтовому повітрі (більше 1%) завдає шкоди кореневій системі, утруднює біологічні процеси у ґрунті, хоч така концентрація в атмосферному повітрі найсприятливіша для розвитку рослин.

У промислових центрах, де спалюється величезна кількість палива, у парниках, де відбувається гниття гною, у непровітрюваних житлових приміщеннях вміст вуглекислого газу різко зростає. Це призводить до гальмування окислювальних процесів в організмі, зниження температури тіла, підвищення частоти дихання, подразнення слизових оболонок тощо. Загальний стан тваринного організму пригнічується, продуктивність худоби знижується.

Біля поверхні ґрунту в повітрі міститься у 2—3 рази більше вуглекислого газу, ніж над рослинним покривом, тобто концентрація С₂ змінюється в часі й у просторі.

Між атмосферою, ґрунтом, водоймами і рослинним покривом йде безупинний повітрообмін. Спостереження показують, що вміст вуглекислоти в атмосфері за останнє сторіччя збільшилося на 10—12%. Причиною тому є швидке зростання кількості палива, що спалюється в промисловості, на транспорті й ін.

Водяна пара обумовлює утворення хмар, випадання опадів і т.п. Від її вмісту в приземному шарі атмосфери істотно залежить життєдіяльність і продуктивність сільськогосподарських культур і тварин, поширення й активність ряду шкідників і хвороб культурних рослин, випаровування з поверхні ґрунту, транспірація рослин та інші процеси.

Вміст водяної пари в повітрі у земної поверхні коливається від тисячних часток відсотка до 4% об'єму. У середньому кількість водяної пари складає в полярних широтах близько 0,02%, а в тропічних 2,5% об'єму, тобто змінюється більш ніж у 100 разів. Щільність водяної пари з висотою убуває швидше, ніж щільність основних газів, що складають повітря. Уже на висоті 1,5—2 км щільність водяної пари удвічі менше, ніж у приземному шарі атмосфери. Вище 10—15 км залишаються лише незначні сліди водяної пари.

Дата добавления: 2014-01-04