Реферат: Изменение газового состава атмосферы в прошлом и настоящем

Московский Комитет Образования
Московский Городской Педагогический Университет
КАФЕДРА ФИЗИЧЕСКОЙ ГЕОГРАФИИ И ЭКОЛОГИИ

<span Century Gothic",«sans-serif»;color:#3366FF">«Изменение газового составаатмосферы в прошлом и настоящем»

<span Century Gothic",«sans-serif»">реферат по ОБЩЕМУЗЕМЛЕВЕДЕНИЮ
студента

<span Century Gothic",«sans-serif»; mso-ansi-language:EN-US">I<span Century Gothic",«sans-serif»">курса, гр. 3 «Б»
Яковлева М.Л.
Руководитель: ст. преподаватель Клевкова И.В.

<span Century Gothic",«sans-serif»">Москва
2001

<span Century Gothic",«sans-serif»;color:white;background:black;mso-highlight:black">СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………..…3

I.<span Times New Roman"">

ПОЯВЛЕНИЕ АТМОСФЕРЫ………………………………………………………………….4
1) Зарождение Земли;
2) Появление атмосферы;
3)Значение атмосферы;

II.<span Times New Roman"">

СОСТАВ
АТМОСФЕРЫ………………....……………………………………………….5
1) Первичный состав;
2) Нынешний состав;
3) Тенденции изменения;

III.<span Times New Roman"">

ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ
ИЗМЕНЕНИЯ СОСТАВА АТМОСФЕРЫ………………………………..11
1) Причины
   а) антропогенные воздействия;
   б) естественные воздействия;
2) Следствия
   а) разрушение озонового экрана;
   б) глобальное потепление климата;ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………………15

СПИСОК
ЛИТЕРАТУРЫ………………………….……………………...……………………..16

<span Century Gothic",«sans-serif»;color:white;background:black;mso-highlight:black">ВВЕДЕНИЕ

тмосфера – газовая оболочкаЗемли, именно благодаря атмосфере стало возможным зарождение и дальнейшееразвитие жизни на нашей планете. Значение атмосферы для Земли колоссально –исчезнет атмосфера, исчезнет планета. Но последнее время с экранов телевизорови динамиков радиоприемников мы все чащеи чаще слышим о проблеме загрязнения атмосферы, о проблеме разрушения озоновогоэкрана, о губительном воздействии солнечной радиации на живые организма ичеловека в том числе. То тут то там происходят экологические катастрофаоказывающие в различной степени негативное воздействие на земную атмосферунепосредственно влияя на её газовый состав. К сожалению, приходитьсяконстатировать, что атмосфера с каждым годом промышленной деятельности человекастановиться всё меньше и меньше пригодной для нормальной жизнедеятельностиживых организмов.

В своей работе я стремлюсь рассмотреть всю историю земнойатмосферы, а именно её газового состава, начиная с момента образования изаканчивая нашим временем. При этом, затронув начальный этап развитияатмосферы, первичный и нынешний газовый, а так же причины и следствия егоизменения.

Главная задача работы – выявить динамику изменениясодержания различных газов в атмосфере с течением времени, и указать те факторывоздействия, которые служат катализаторами в этих процессах.

I.ПОЯВЛЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

1.ЗарождениеЗемли.

Прежде чемговорить о происхождении планеты Земля, необходимо осветить вопрос опроисхождении всей Солнечной системы в целом. «Иммануил Кант (1755 г.) считал,что Солнечная система возникла при эволюционном развитии холодной пылевой туманности,в центре образовалось Солнце, в периферийных частях – планеты»(3). Этой жетеории придерживался и французский математик Лаплас. Но были еще и другиеверсии образования Солнечной системы. По теории О.Ю. Шмидта планетыобразовались в результате выброса Солнцем огромного протуберанца, ставшегоследствием столкновения Солнца с каким-либо космическим объектом. По третьейтеории Солнце захватило облако, вследствие чего образовались планеты.

«Большинствоученых считает, что Солнце и планеты образовались около 4,6 миллиардов летназад из огромного облака твердых крошечных частиц и газов, называющегосятуманностью. Твердые частицы и часть газа остались от прежних уже погасшихзвезд. Повинуясь собственной внутренней силе притяжения, туманность начала,вращаясь, сжиматься. Частицы вещества, сталкиваясь на невероятной скорости в центре туманности,выделяли столько теплоты, что родилась сверкающая звезда Солнце. Остальнаячасть туманности образовала вокруг Солнца кольцо, столкновения частиц внутрикоторого привели к образованию планет. Некоторое время планеты былираскалены»(2). Так, наряду с другими, образовалась и наша планета.

2.Появление атмосферы.

Возраст атмосферы принято приравнивать к возрасту самойпланеты Земля – примерно 5000 миллионов лет. На первоначальном этапе своегоформирования Земля разогрелась до внушительных температур. «Если, как считает большинство ученых, толькочто образовавшаяся Земля была чрезвычайно горячей (имела температуру около 9000<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

C), то большинство газов,составляющих атмосферу, должны были бы покинуть её. По мере постепенногоохлаждения и затвердевания Земли газы, растворенные в жидкой земной коре,выходили бы из неё»(8). Из этих газов и сложилась первичная земная атмосфера,благодаря которой стало возможным зарождение жизни.

II..СОСТАВ АТМОСФЕРЫ.

1.Первичныйсостав.

Как толькоЗемля остыла, вокруг неё, из выделенных газов, сформировалась атмосфера. Точноепроцентное соотношение элементов химического состава первичной атмосферы, ксожалению, определить не представляется возможным, но можно с точностьюпредположить, что газы, входящие в её состав, были подобны тем, которые теперьвыбрасываются вулканами – углекислый газ, водяной пар и азот. «Вулканическиегазы в виде перегретых паров воды, углекислого газа, азота, водорода, аммиака,кислых дымов, благородных газов и кислорода формировали праатмосферу. В этовремя накопление кислорода в атмосфере не происходило, поскольку онрасходовался на окисление кислых дымов (HCl, SiO2,H2S)»(1).

Существуют две теории происхождения самого важного для жизнихимического элемента – кислорода. Помере охлаждения Земли температура упала примерно до 100<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

C, большая часть водяного парасконденсировалась и выпала на земную поверхность первым дождем, вследствие,чего образовались реки, моря и океаны – гидросфера. «Водяная оболочка на Землеобеспечила возможность накопления эндогенного кислорода, став его аккумулятороми (при насыщении) поставщиком в атмосферу, к этому времени уже очищенную отводы, углекислоты, кислых дымов, и других газов в результате прошедшихливней»(1).

Другая теория утверждает, что кислород образовался прифотосинтезе в результате жизнедеятельности примитивных клеточных организмов,когда растительные организмы расселились по всей Земле, количество кислорода ватмосфере стало быстро увеличиваться. Однако, многие учёные склоннырассматривать обе версии без взаимного исключения.

2.Нынешнийсостав.

В сегодняшнем химическом составе атмосферы (рис.1) преобладает азот и кислород.Представительство таких элементов как углекислый газ, аргон и других инертныхгазов очень мало, в общей сложности около 1%, но минимальное изменение ихсодержания может оказать серьёзное влияние на жизнь нашей планеты.

азот

другие

СО2

аргон

кислород

<img src="/cache/referats/14316/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1025">Рис.1 Химический состав атмосферы (Неклюкова, 1976).

Доминирующие газы. Рассмотрим свойства химическихэлементов доминирующих в составе земной атмосферы.

Кислород. Кислород является одним из основных газоватмосферы (почти 21%), наиболее важен для жизни на планете. «Атмосфера содержитпорядка 1015 тонн свободного кислорода, тогда как в земной коре егонаверняка больше 1019 тонн»(1). Самый распространенный элемент наЗемле (рис. 2).

другие

кислород

<img src="/cache/referats/14316/image004.gif" v:shapes="_x0000_i1026">
Рис. 2 Соотношение кислорода и других химических элементов на Земле(Бгатов, 1985).

Именно благодаря нему возможнодыхание живых организмов. Кислород химически активен, легко вступает в реакциисо многими химическими элементами и соединениями. Известны три изотопакислорода – 16O,17O, 18O. В обычных условиях ихсодержание в атмосфере составляет соответственно (%) 99,74, 0,04 и 0,20.«Сильнейшим окислителем является трехатомное соединение кислорода – озон (О3).Он составляет в атмосфере незначительную примесь»(4). На высоте примерно 22 –25 км озон достигает максимальной концентрации – озоновый экран, которыйпоглощает ультрафиолетовое излучение Солнца (0,29 микрона), губительное длявсего живого.

Азот. «Азот – одна из основных компонент органическойматерии, и ввиду того, что он химически гораздо менее активен, чем кислород,необходимы особые условия для образования соединений азота и для усвоения егоживыми организмами. Эти условия еще пока недостаточно изучены»(4). Азот – самыйраспространенный газ в атмосфере, около 78%. «Азот атмосферы играет огромнуюроль в геохимических процессах, активно участвуя в дифференциации минеральноговещества, с одной стороны, в синтезе органических веществ – с другой. Последнееобеспечивается биохимическими реакциями. Известно, что азот участвует вфотосинтезе, синтезе белков и нуклеиновых кислот. Следовательно, без азотажизнь в том виде, в котором мы её знаем, невозможна»(1).

Углерод. Углерод в земной атмосфере в основномпредставлен углекислым газом (CO2).Углекислый газ необходим растениям, так как используется ими для дыхания.Содержание CO2в атмосфере так же влияет на тепловой баланс Земли. Деятельность человека(сжигание угля и нефти) ведет к повышению его концентрации.

Водянойпар. Водяной пар играет главную роль в образовании парникового эффекта.Водяной пар пропускает коротковолновую солнечную радиацию, и поглощаетдлинноволновое излучение Земли. С нимсвязано образование облачных систем.

3.Тенденцииизменения.

«Нетединого мнения о природе и характере изменений в составе атмосферы за последние1000 миллионов лет. Геологические процессы (вулканическая активность,образование известняков и угля) должны были оказать определенное влияние насостав атмосферы. И есть основания предполагать, что в течение последних 300миллионов лет количество кислорода и углекислого газа, поскольку эти газысвязанны с вышеупомянутыми процессами, колебалось значительно относительнотеперешнего уровня»(4).

<img src="/cache/referats/14316/image006.gif" v:shapes="_x0000_i1027">
Рис. 3 «График увеличения содержания CO2 в атмосфере в период с19-20 вв. (Неклюкова 1976).

Такое изменение содержания CO2, конечно, вызвано деятельностьючеловека – сжигание угля (рис. 3). «Начиная с 1900 года, количество сжигаемоготоплива удваивается каждые 10 лет. Так как уголь состоит на 90% из углерода,при горении соединяющегося с кислородом, то в атмосфере увеличиваетсяколичество углекислого газа»(8).

Содержаниепарниковых газов в атмосфере напрямую зависит от периодов потепления на нашейпланете (рис. 4). «Была установлена корреляция между периодами потепления исодержанием в атмосфере углекислого газа и метана. 18 тысяч лет назад, в эпохумаксимального обледенения, когда ледовый панцирь покрывал всю северную половинуЕвропы и Северной Америки, содержание парниковых газов было меньше»(5).

«За последние 850 лет на Земле произошло пять ледниковыхпериодов, когда температуры на Земле опускались на 3<span Times New Roman";mso-hansi-font-family:«Times New Roman»; mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

C ниже нынешних»(7).

Восновном, более или менее сильныеизменения газового состава атмосферы происходило в последние два века, ведьименно в этот период человечество осуществило существенные шаги в своёмтехническом развитии. Особенно сильно сказался на атмосфере приход НТР (НаучноТехническая Революция). «Деятельность человека начала воздействовать наатмосферу в начале XIXв. вследствие развития тяжелой
<img src="/cache/referats/14316/image008.gif" v:shapes="_x0000_i1028">

Рис.4 Колебание температуры на Землеза последние 850.000 лет

(Мирская,1997).

промышленности.Дым тысяч заводских труб, сажа миллионов угольных каминов в городских домахзатянули небо смогом. Проблема смога существует во многих странах и сейчас»(7).

рис. 5Концентрация атмосферного CO2 (Костицын, 1984).

III.ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГАЗОВОГОСОСТАВА АТМОСФЕРЫ.

1.Причины.

Существуетмасса причин изменения газового состава атмосферы – первое, и самое главное этодеятельность человека. Второе, как ни странно, — деятельность самой природы.

а)антропогенное воздействие. Деятельность человека оказывает разрушающее действие на химический составатмосферы. При производстве в окружающую среду выбрасывается углекислый газ иряд других парниковых газов. Особенно опасен выброс CO2 различными заводами ипредприятиями (рис. 5). «Все крупнейшие города, как правило, лежат в слоеплотного тумана. И не от того, что часто расположены в низинах или у воды, аиз-за ядер конденсации, сосредоточенных над городами. В некоторых местах воздухнастолько загрязнен частицами выхлопных газов и промышленных выбросов, чтовелосипедисты вынуждены надевать маски. Эти частицы служат ядрами конденсациидля тумана»(7). Так же губительное воздействие оказывают выхлопные газыавтомобилей, содержащие оксид азота, свинец, а также большое количестводиоксида углерода (углекислого газа).

Одной изглавных особенностей атмосферы является наличие озонового экрана. Фреоны – фторсодержащие химические элементы, широко используются в производстве аэрозолей ихолодильников, оказывают сильное воздействие на озоновый экран, разрушая его.

«Ежегоднопод пастбища вырубаются тропические леса на территории, равной площадиИсландии, — в основном в бассейне реки Амазонки (Бразилия). Это может привестик сокращению количества осадков, т.к. количество влаги, испаряемой деревьями,сокращается. Вырубка лесов способствует и усилению парникового эффекта, ведьрастения поглощают углекислый газ»(7).

б)естественное воздействие. И природа вносит свою лепту в историю атмосферыЗемли, в основном, запыляя её. «Огромные массы пыли поднимают в воздух ветрыпустынь. Она заносится на большую высоту и может разнестись очень далеко.Возьмем ту же Сахару. Мельчайшие частицы каменистых пород, поднятые здесь ввоздух, закрывают горизонт, сквозь пыльное покрывало тускло светит Солнце»(6). Ноопасны не только ветры.

В августе1883 года на одном из островов Индонезии разразилась катастрофа – взорвалсявулкан Кракатау. При этом около семи кубических километров вулканической пылибыло выброшено в атмосферу. Ветры разнесли эту пыль на высоту 70-80 км. Лишьспустя годы эта пыль осела.

Так жепричиной появления огромного количества пыли в атмосфере являются падающие наЗемлю метеориты. При попадание на земную поверхность, они поднимают в воздухогромные массы пыли.

Так же ватмосфере периодически то появляются, то исчезают озоновые дыры – дыры возоновом экране. Многие ученые считают это явление естественным процессомразвития географической оболочки Земли.

2.Следствия.

Вследствие промышленной деятельности человека и природыатмосфера Земли загрязняется различными веществами начиная от пыли и заканчиваясложными химическими соединениями. Итогом этого служит прежде всего глобальноепотепление климата и разрушение озонового экрана планеты. «Малые изменения вхимическом составе атмосферы кажутся незначительными для атмосферы в целом. Носледует напомнить, что редкие газы, входящие в состав атмосферы, могут оказатьзначительное влияние на климат и погоду»(8).

а)Озоновый экран. Разрушение озонового экрана происходит под действием фторсодержащих компонентов, которые содержаться в аэрозолях и холодильниках.Попадая в атмосферу, вступают в химическую реакцию с озоном, разрушая его.Разрушение озонового экрана ведет к неизбежной гибели всего живого на планетеот ультрафиолетового излучения Солнца

б)Потепление климата. «Некоторые ученые, например, считают, что в последниегоды с возрастанием углекислого газа изменился тепловой баланс атмосферы, ибоЗемля стала больше поглощать инфракрасной радиации, уменьшился уход тепла отЗемли в космос, и повысилась средняя температура природного слоя воздуха.Некоторые исследователи оценивают повышение температуры в 0,01<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family:Symbol">°

C в год. Это свидетельствуето тесной связи температуры Земли с химическим составом атмосферы»(8). Повышениетемпературы ведет к потеплению климата, что ведет к таянию ледников Антарктикии Антарктиды, а как следствие повышение уровня мирового океана и затоплениюприбрежных районов.

Глобальноепотепление климата возможно в результате парникового эффекта. «Вследствиепарникового эффекта произойдет заметное смещение климатических поясов. Врезультате некоторые крупные регионы мира станут теплее и суше, а другие –теплее и влажнее»(5).

ГОД

2000

2025

2050

t<span Times New Roman";mso-hansi-font-family: «Times New Roman»;mso-ansi-language:EN-US;mso-char-type:symbol;mso-symbol-font-family: Symbol">°

1,5

<img src="/cache/referats/14316/image012.gif" v:shapes="_x0000_s1032">
Таблица 1. Прогноз потепления температуры на Земле (Максаковский,1996).

Рис. 6 Графикпотепления температуры на Земле (Мирская, 1997).

По данным(таблица 1, рис. 6) можно предположить, что к 2050 году температура на Земле всреднем повыситься на 2 градуса, поэтому можно смело говорить о глобальномпотеплении климата на планете Земля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Врезультате проделанной работы установлен целый ряд закономерностей,происходящих в результате изменения газового состава атмосферы.
Состав атмосферы не оставалсяпостоянным, а изменялся во времени, чутко реагируя на события и явления,происходящие на земной поверхности. Химический состав первичной атмосферы вкорне не похож на состав атмосферы наших дней.

Врезультате активной промышленной деятельности человека существенные изменения вгазовом составе атмосфере происходили лишь в последние два столетия, но даже истоль незначительного времени хватило для сильного загрязнения атмосферы иначала разрушения озонового экрана планеты.

Главноеследствие всех этих изменений – глобальное потепление климата на Земле. Всреднем, установлено, что примерно к 2050 году среднегодовая температураповыситься на два градуса, что должно привести к повышению уровня мировогоокеана, и затоплению прибрежных районов материков.

Как не прискорбно это осознавать, нотенденции удручающие. В ближайшие 1000 лет возможно сильнейшее усилениепарникового эффекта и следствием этого будет не только таяние вековых бедняков,но и вымирание живых организмов.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙЛИТЕРАТУРЫ

1.<span Times New Roman"">

Бгатов В.И. История кислорода земной атмосферы.– М.: Недра, 1985.

2.<span Times New Roman"">

Грэбхем С. Вокруг света. – Нью-Йорк: Кингфишер,1995.

3.<span Times New Roman"">

Неклюкова Н.П. Общее землеведение. – М.:Просвещение, 1976.

4.<span Times New Roman"">

Костицын В.А. Эволюция атмосферы биосферы иклимата. – М.: Наука, 1984.

5.<span Times New Roman"">

Максаковский В.П. Географическая картина мира. –Ярославль: Вехне-Волжское книжное издательство, 1996.

6.<span Times New Roman"">

Мезенцев В.А. Энциклопедия чудес. – М.: Знание,1983.

7.<span Times New Roman"">

Мирская Е. Погода, — Лондон: Дорлинг КиндерслиЛимитед, 1997.

8.<span Times New Roman"">

Чандлер Т. Воздух вокруг нас. – Л.:Гидрометеоиздат, 1974.