Атмосфера - биосфераның негізгі құрам бөлігі

КІРІСПЕ

 

            Атмосфера Жер бетiндегi барлық тiршiлiк процестерiнiң жүруiн қамтамасыз етiп, адамзат тiршiлiгiнiң барлық жақтарына үлкен əсер етедi. Атмосфераны зерттеушi мамандардың пiкiрiнше, ол Жер бетiнен қашықтаған сайын түрлi температурадағы бiрнеше аймақтардан тұрады.

            Ғалымдардың пiкiрiнше, қазiргi заманғы атмосфераның шығу тегi екiншi реттiк жəне ол Жердiң қатты қабықшасынан планета түзiлгенннен кейiн бөлiнген газдардан түзiлген. Жердiң геологиялық тарихы барысында Жердiң атмосферасы түрлi факторлар: атмосфералық газдардың космос кеңiстiгiне бөлiнуi, вулкандардың əрекетiнен газдардың бөлiнуi, күннiң ультракүлгiн сəулелерi əсерiнен молекулалардың ыдырауы, атмосфера компоненттерi мен жер қабығының жыныстары арасындағы химиялық реакциялар нəтижесiнде бөлiнетiн газдар əсерiнен үлкен эволюцияны басынан кешiрдi.

          Атмосфераның дамуы геологиялық  жəне геохимиялық процестермен, сол сияқты тiрi организмдердiң  тiршiлiк əрекеттерiмен тығыз байланысты. Атмосфера Жердiң беткi қабатын  оның қалың қабаттарына өту  кезiнде көпшiлiгi жанып кететiн  метеориттердiң зиянды əсерлерiнен  сақтап тұрады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АТМОСФЕРА — БИОСФЕРАНЫҢ  НЕГIЗГI ҚҰРАМ БӨЛIГI

 

          1.1 Атмосфера туралы түсiнiк, оның құрамы жəне биосфера мен адам өмiрiндегi маңызы

 

          Жер атмосферасы (грекше: atmos —  бу жəне sphaira — шар) — Жердi қоршап тұрған газды қабықша. Атмосфера деп Жердi онымен бiрге айнала жүрiп оны қоршап тұрған газды ортаны айтамыз. Атмосфераның массасы 5,15-5,9 х 1015 тонна.

           Атмосфера Жер бетiндегi барлық тiршiлiк процестерiнiң жүруiн қамтамасыз етiп, адамзат тiршiлiгiнiң барлық жақтарына үлкен əсер етедi. Атмосфераны зерттеушi мамандардың пiкiрiнше, ол Жер бетiнен қашықтаған сайын түрлi температурадағы бiрнеше аймақтардан тұрады.

           Атмосфераның құрылысы бiрнеше  қабат құрылымнан тұрып, тропосфера, стратосфера, мезосфера жəне термосферадан  тұрады. 1000 км жəне одан ары қарай экзосфера болып, онда атмосфералық газдар əлем кеңiстiгiне таралады. Осы қабатта атмосфера бiрте-бiрте планета аралық кеңiстiкке ауысады.

           Атмосфераның Жер бетiне ең жақын қабаты "тропосфера" деп аталады. Бұл қабаттың орта ендiкте теңiз деңгейiнен биiктiгi — 10-12 км, экваторда — 16-18 км, полюстерде — 7-10 км.

          Осы қабатта жауын-шашын, бұлттар  түзiлiп, найзағайлар күн күркiреуi жүредi. Тропосфераның жоғарғы жағында 40 км — ге созылатын стратосфера қабаты орналасқан. Онда ылғалдылық бiршама төмен, атмосферадағы озонның көп бөлiгi осы қабатта жинақталған, озон Күннiң ультракүлгiн сəулелерiн сiңiрiп, атмосфераны қызып кетуден сақтайды.

           Стратосферадан кейiн 50 км биiктiкте мезосфера қабаты орналасқан. Мезосферада температура одан əрi қарай төмендеп, 80 км биiктiкте — 700С -қа түседi. Мезосферадан жоғары белгiлi шекарасы жоқ термосфера орналасқан, онда 500-600 км биiктiкте температура +16000 жетедi. Атмосфераның қабаттарындағы ауа биiктеген сайын сұйылып, қысым төмендейдi.

          Ең соңында Жерден ең алыста 800-1600 км қашықтықта экзосфера орналасқан.

           Атмосфераның 400-600 км биiктiкке дейiн ғана сақталатын газды құрамы 1 кестеде берiлген.

          Атмосфера биогеоценоздың компонентi ретiнде топырақ бетiндегi, топырақтағы жəне топырақ қуыстарындағы ауа қабаттарын құрайды.

          Атмосфералық ауа — түрлi газдардың қоспасы. Оның құрамында 78,08% азот, 20,9% оттегi, 0,93% аргон, 0,03% көмiрқышқыл газы бар. Ал қалған 0,01% басқа неон, гелий, метан, радон, ксенон, т.б газдардың үлесiне тиедi. Жер бетiнде оттексiз тiршiлiк жоқ. Ол жасыл өсiмiдктердiң тiршiлiк əрекеттерi нəтижесiнде түзiледi. Өсiмдiктер су мен көмiрқышқылынан фотосинтез процесi кезiнде оттектi бөледi. Ал басқа барлық тiрi организмдер оттектi тек пайдаланушылар болып есептеледi. Көмiрқышқыл газы атмосфераға тiрi организмдердiң тыныс алуы, отын түрлерiнiң жануы, органикалық заттардың ыдырауы мен шiруi кезiнде бөлiнедi. Ауаның құрамындағы көмiрқышқыл газы мөлшерiнiң көбеюi адам мен жануарлар организмiне зиянды əсер етедi.

          Табиғат үшiн атмосфералық ауаның маңызы ерекше жəне əртүрлi. Ол, бiрiншiден, фотосинтез үшiн көмiрқышқыл газының жəне тыныс алу үшiн оттектiң көзi. Ол тiрi организмдердi космостық сəулелерден қорғайды, Жерде жылуды сақтайды, климатты реттейдi, зат алмасудың газ тəрiздi өнiмдерiн қа-былдайды, планетада су буларын тасымалдайды, бұлт, жауын-шашын түзiлетiн жəне басқа да метеорологиялық процесстер жүретiн орын, ұшатын организмдер үшiн тiршiлiк ортасы болып саналады, топырақтың құнарлылығына əсер етедi, т.с.с.

            Ғалымдардың пiкiрiнше, қазiргi заманғы атмосфераның шығу тегi екiншi реттiк жəне ол Жердiң қатты қабықшасынан планета түзiлгенннен кейiн бөлiнген газдардан түзiлген. Жердiң геологиялық тарихы барысында Жердiң атмосферасы түрлi факторлар: атмосфералық газдардың космос кеңiстiгiне бөлiнуi, вулкандардың əрекетiнен газдардың бөлiнуi, күннiң ультракүлгiн сəулелерi əсерiнен молекулалардың ыдырауы, атмосфера компоненттерi мен жер қабығының жыныстары арасындағы химиялық реакциялар нəтижесiнде бөлiнетiн газдар əсерiнен үлкен эволюцияны басынан кешiрдi.

          Атмосфераның дамуы геологиялық  жəне геохимиялық процестермен, сол сияқты тiрi организмдердiң тiршiлiк əрекеттерiмен тығыз байланысты. Атмосфера Жердiң беткi қабатын оның қалың қабаттарына өту кезiнде көпшiлiгi жанып кететiн метеориттердiң зиянды əсерлерiнен сақтап тұрады.

          Атмосфера құрамының қалыптасуына үлкен əсер ететiн тiрi организмдердiң тiршiлiк əрекеттерi өз кезегiнде осы атмосфералық жағдайларға тiкелей байланысты. Атмосфера тiрi организмдерге зиянды əсер ететiн Күннiң ультракүлгiн сəулелерiнiң көп бөлiгiн ұстап қалады. Атмосфералық оттегi өсiм-

дiктер мен жануарлардың тыныс алу процесiне қатысса, ал көмiр қышқылы өсiмдiктердiң қоректенуiне қатысады. Климаттық факторлар, əсiресе, жылу режимдерi мен ылғалдылық адамдардың денсаулығы мен тiршiлiк қызметiне əсер етедi. Сонымен қатар адамның тiршiлiк əрекетi атмосфераның құрамы мен климатқа үлкен əсер етедi. Планетадағы оттегi тiрi заттар арқылы 5200-5800 жылда толық жаңарады. Ал оның бүкiл массасын 2 мың жылда тiрi организмдер сiңiрсе, көмiрқышқылын — 300-395 жылда сiңiредi.

          Жер атмосферасының газ құрамы  ерекше. Егер Юпитер мен Сатурнның атмосферасы негiзiнен сутек пен гелийден, Марс пен Венераның атмосферасы — көмiр қышқылы газынан тұрса, Жердiң атмосферасы азот пен оттектен тұрады, сол сияқты аз мөлшерде аргон, көмiрқышқыл газы, неон жəне басқа тұрақты, ауыспалы компоненттер бар. Атмосфераның ең маңызды ауыспалы компонентi — су буы. Су буының негiзгi массасы тропосферада, өйткенi атмосфераның қабаттары жоғарылаған сайын оның концентрациясы азая бередi.

           Атмосфералық процестерге, əсiресе стратосфераның жылу режимiне озон үлкен əсер етедi. Озон стратосферада жинақталып, күн радиациясының ультракүлгiн сəулелерiн сiңiредi. Ендiк пен жылдың мезгiлiне байланысты озонның бiр айдағы орташа мөлшерi өзгерiп отырады, оның қалыңдығы 2,3-5,2 мм аралығында болады. Жалпы табиғатта озонның мөлшерi экватордан полюстерге қарай жоғарылайды. Қазiргi кезде адамның шаруашылық тiршiлiк əрекетiнiң əсерiнен атмосфераның озон қабатының бұзылуы байқалуда. Мысалы, озон қабатының бұзылуына əсер ететiн фреондар (хладондар) деп аталатын галогендi қосылыстар. Бұл қосылыстар бөлме температурасында қайнайды, өте ұшқыш, Жердiң бетiнде химиялық инерттi, мұздатқыш қондырғыларда қолданылады. Фреондар стратосфераға көтерiлiп, фотохимиялық айрылу реакциясына түсiп, бiздiң планетамызды ультракүлгiн сəулелерден сақтайтын, озон молекулаларын ыдырататын, химиялық реакциялардың катализаторы болып саналатын хлор аниондарын бөледi. Қа-зiргi кезде озон қабатының жағдайына қатаң бақылау — мониторинг жүргiзiлуде. Озон қабатының бұзылуының үлкен зардаптарға əкелуiне байланысты бiрқатар елдер қазiргi кезде фреондар өндiрiсi мен оны пайдалануды қысқартып отыр, дегенмен де жалпы əлемде бұл көрсеткiш əлi де жоғары күйiнде қалғандықтан олардың атмосферадағы концентрациясы да жылдан жылға ұлғайып отыр.

           Көптеген бақылаулар бойынша  озон қабаты атмосферада бiркелкi таралмаған. Солтүстiк жарты шар атмосферасында оңтүстiкке қарағанда фреондардың концентрациясы 8-9% жоғары.

 

           1.2. Атмосфераның ластануы мен  ластаушы көздер

 

           Өндiрiстiң қарқындап дамуына жəне  отын түрлерiн кең масштабта  жағуға байланысты атмосферадағы бос оттектiң қоры азайып, ал көмiрқышқыл газының мөлшерi жоғарылауда. Нəтижесiнде табиғаттағы көмiртектiң айналымы бұзылды деуге болады. Академик А.П. Виноградов зерттеулер нəтижесiнде көмiрқышқыл газының концентрациясы жыл сайын 0,2% ға ұлғайып отырғанын анықтады. Адамзат қоғамында адам баласы отты ең алғаш рет қолданған күннен бастап осы күнге дейiн түрлi жану процестерiнде 273 млрд. тонна оттегi жұмсаған болса, соның 246 млрд. тоннасы, яғни (90% ға жуығы) соңғы жарты ғасырда ғана жұмсалған. Көмiртек айналымының бұзылуы мен атмосферада көмiрқышқыл газының концентрациясының жоғарылауы Жердегi барлық химиялық тепе-теңдiкке үлкен əсер етедi.

          Атмосфера табиғи жəне жасанды (антропогендiк) жолмен ластанады.

          Табиғи ластану. Атмосферада үнемi белгiлi мөлшерде шаң болады. Шаң табиғатта жүретiн табиғи процестер нəтижесiнде түзiледi.

          Шаңның үш түрi болады: минералдық (органикалық емес), органикалық жəне космостық. Тау жыныстарының үгiтiлуi мен бұзылуы, вулкандар атқылауы, орман, дала, торфтардың өртенуi, теңiз беттерiнен судың булануы минералдық шаңның түзiлуiне себеп болады. Органикалық шаң ауада аэропланктондар — бактериялар, саңырауқұлақтардың споралары мен өсiмдiк-

тердiң тозаңдары, т.б. түрiнде жəне өсiмдiктер мен жануарлардың ыдырау, ашу, шiру өнiмдерi түрiнде болады. Космостық шаң жанған метеориттердiң қалдықтарынан түзiледi.

           Табиғи ластанудың бiр түрi космостық шаң атмосферадағы жанған метеориттер қалдықтарынан түзiледi, 1 жыл iшiнде оның мөлшерi 2-5 млн тоннаға дейiн жетедi. Табиғи шаң жер атмосферасының негiзгi құрам бөлiгi болып табылады. Табиғи шаң бөлшектерi органикалық немесе бейорганикалық болуы мүмкiн, олардың радиусы шамамен 10-3—10-4 см болады жəне топырақ пен тау жыныстарының үгiтiлуi, вулкан атқылауы, орман, дала, торфтардың өртенуi немесе су беттерiнен булану нəтижесiнде түзiлуi мүмкiн. Атмосфераның төменгi қабаттарындағы шаң сусыз шөл далалардан пайда болады немесе аэропланктондар — бактерия, өсiмдiк споралары, саңырауқұ-лақтар, өсiмдiктер мен жануарлардың қалдықтарының шiру, ыдырау өнiмдерiнен түзiледi.

            Мұхит үстiндегi ауа атмосферасында  магний, натрий, кальций тұздарының  майда кристаллдары болады, олар  су шашырандылары ауада құрғап қалғанда түзiледi. Əдетте табиғи жолмен ластану биогеоценоздар мен онда тiршiлiк ететiн организмдер үшiн аса көп зиян келтiрмейдi.

              Атмосфералық шаң Жер бетiнде жүретiн кейбiр процестер үшiн белгiлi роль атқарады. Ол су буларының конденсациялануы үшiн, олай болса жауын-шашынның түзiлуiне əсер етедi. Бұнымен қатар күн радияциясын сiңiрiп тiрi организмдердi күннiң зиянды сəулелерiнен қорғайды. Академик В.И.Вернадский атмосфералық ауа планетамыздың химиясында маңызды роль атқарады деп жазды.

          Жер бетiндегi заттардың биологиялық ыдырауы, оның iшiндегi топырақ бактерияларының тiршiлiгi күкiртсутек, аммиак, көмiрсутектер, азот, көмiртек оксидтерiнiң орасан зор мөлшерiнiң түзiлуiне əкелiп соғады.

           Жасанды ластану. Атмосфераны ластаушылардың ең негiзгiлерi транспорт түрлерi, əсiресе автомобильдердiң жанармайларының жану өнiмдерi болып табылады. Француз ғалымы Ж. Детридiң есептеулерi бойынша, автомобильдерден бөлiнген газдардың құрамында көмiрқышқыл газы — 9%, көмiртек оксидi -4%, көмiрсутектер — 0,5%, оттек — 4%, сутек -2%, альдегидтер — 0,004, азот оксидтерi — 0,06%, күкiрт оксидтерi — 0,006% барлығы 200 ге жақын компоненттер бар екенiн анықтады. Қоршаған ортаға көмiртек, күкiрт жəне азот оксидтерiмен бiрге бензиннiң құрамына кiретiн канцерогендi заттар, мысалы 3,4-бензопирен мен қорғасын өте зиянды əсер етедi.

            Атмосфераға транспорттардан бөлiнген газдардың құрамында 25-27% қорғасын болатыны анықталған. Жəне оның 40% диаметрi 5 мкм ге дейiн болатындықтан ауада ұзақ уақыт сақталып, онымен бiрге адам организмiне түсетiндiгi белгiлi болды.

             Қазiргi кезде бүкiл əлемде шамамен  500 млн аса автомобиль жүрiп тұрса, үлкен қалалардағы атмосфералық ауаның тазалығын сақтау адамзат үшiн қаншалықты маңызды екенi түсiнiктi. Мысалы, Лос-Анджелес қаласының ауасын үнемi 2,5 млн автомобиль, Парижде — 900 мың, т.с.с. ластайды. Ал əрбiр мың автомобильден күнiне ауаға 3000 кг көмiртек оксидтерi, т.с.с отынның толық емес жану өнiмдерi бөлiнедi. Бұл физикохимиялық қоспалар тыныс алу кезiнде адам мен жануарларға аса зиянды болып табылады.

          Ауа бассейнiн күкiрттi газбен  жəне шаңмен ластаушы жылу электр станциялары. Қуаты орташа жылу электр станциясы 1 сағатта 80 т көмiр жағып, атмосфераға шамамен 5 т күкiрттi ангидрид жəне 16-17 т күл бөледi. Атмосфералық ауаның тазалығына үлкен əсер ететiн жағылатын отынның сапасы, жағу əдiстерi, газтазартқыш қондырғылар мен қалдық бөлетiн трубалардың биiктiгi. ЖЭС газға көшiру зиянды қалдықтар мөлшерiн бiршама азайтады.

           Зиянды газдарды авиациялық транспорт  та бөледi. Ж.Детридiң есептеулерi бойынша, реактивтi самолеттер ұшу кезiнде 1 сағатта 0,7 кг/м3 альдегидтер, 6,5 кг көмiртек оксидi, 1,7 кг көмiрсутектер, 4,3 кг азот оксидтерi, 6,3 кг/м3 қатты бөлшектер бөледi екен.

          Атлант мұхиты арқылы ұшып өтетiн бiр реактивтi самолет, 8 сағат ұшу кезiнде осы уақытта 25000 га жердiң орманы бөлетiн оттектi жұмсайды екен.

           Атмосфераның антропогендi ластану  жолдары жылу энергетикасы, мұнай,  газ өңдеу өнеркəсiптерi, транспорт,  термоядролық қаруларды сынау,  т.б. арқылы жүредi. Бұлардың əрқайсысы құрамы ондаған мың компоненттерден тұратын түрлi қоспаларды атмосфераға бөлiп шығарады. Ауа кеңiстiгiн лас-тайтын қосылыстар көмiртек оксидтерi, күкiрт пен азот қосылыстары, көмiрсутектер мен өндiрiстiк шаң тозаң. 1 жыл iшiнде атмосфераға 200 млн тонна көмiртек оксидi (СО), 20 млрд тонна көмiрқышқыл газы , 150 млн тонна күкiрт оксидi, 53 млн тонна азот оксидтерi , 50 млн тонна түрлi көмiрсутектер бөлiнедi.