Mantel der Erde- die Schale der "festen" Erde, die sich zwischen der Erdkruste und dem Erdkern befindet. Es nimmt 83 % des Volumens und 67 % der Masse der Erde (ohne Atmosphäre) ein.

Es ist von der Erdkruste durch die Mohorovic-Oberfläche getrennt, auf der die Geschwindigkeit der Längsachse Seismische Wellen bei der Bewegung von der Kruste zum Erdmantel steigt sie abrupt von 6,7-7,6 auf 7,9-8,2 km/s an; Der Mantel ist vom Erdkern durch die Oberfläche (in einer Tiefe von etwa 2900 km) getrennt, an der die Geschwindigkeit der seismischen Wellen von 13,6 auf 8,1 km/s abfällt. Der Erdmantel wird in den unteren und den oberen Mantel unterteilt. Letztere wiederum ist (von oben nach unten) in das Substrat, die Gutenberg-Schicht (eine Schicht mit niedrigen seismischen Wellengeschwindigkeiten) und die Golitsyn-Schicht (manchmal auch als mittlerer Mantel bezeichnet) unterteilt. An der Basis des Erdmantels wird eine weniger als 100 km dicke Schicht unterschieden, in der die Geschwindigkeiten seismischer Wellen mit der Tiefe nicht zunehmen oder sogar leicht abnehmen.

Es wird angenommen, dass der Erdmantel aus den darin enthaltenen chemischen Elementen besteht fester Zustand oder waren Teil fester chemischer Verbindungen. Von diesen Elementen überwiegen O, Si, Mg, Fe. Entsprechend moderne Ideen, wird die Zusammensetzung des Erdmantels als nahe an der Zusammensetzung angesehen Steinmeteoriten. Von den Steinmeteoriten haben Chondrite die Zusammensetzung, die dem Erdmantel am nächsten kommt. Es wird angenommen, dass die direkten Proben der Mantelsubstanz Gesteinsfragmente zwischen Basaltlava sind, die an die Erdoberfläche gebracht wurden; Sie werden auch zusammen mit Diamanten in Explosionsrohren gefunden. Es wird auch angenommen, dass die Gesteinsfragmente, die durch den Bagger vom Grund der Risse der Mittelozeanischen Rücken angehoben werden, die Substanz des Mantels sind.

charakteristisches Merkmal des Erdmantels sind offenbar Phasenübergänge. Experimentell wurde festgestellt, dass sich in Olivin unter hohem Druck die Struktur des Kristallgitters verändert, eine dichtere Atompackung auftritt, so dass das Volumen des Minerals merklich abnimmt. Bei Quarz wird ein solcher Phasenübergang mit zunehmendem Druck zweimal beobachtet; die dichteste Modifikation ist 65 °C dichter als gewöhnlicher Quarz. Es wird angenommen, dass solche Phasenübergänge der Hauptgrund sind, warum seismische Wellengeschwindigkeiten in der Golitsyn-Schicht mit der Tiefe sehr schnell zunehmen.

Oberer Mantel eine der Muscheln der Globus, direkt darunter der Erdkruste. Es ist vom letzten Mohorovichi durch eine Oberfläche getrennt, die sich unter den Kontinenten in einer Tiefe von 20 bis 80 km (durchschnittlich 35 km) und unter den Ozeanen in einer Tiefe von 11 bis 15 km von der Wasseroberfläche befindet. Seismische Wellengeschwindigkeit (wird als indirekte Methode zur Untersuchung verwendet Interne Struktur Erde) nimmt beim Übergang von der Erdkruste zum oberen Erdmantel stufenweise von etwa 7 auf 8 km/s zu. Die Zone in den Tiefen von 400-900 km wird als Golitsyn-Schicht bezeichnet. Der obere Mantel besteht wahrscheinlich aus Granat-Peridotiten mit einer Beimischung im oberen Teil des Eklogits.

Eklogit ist ein metamorphes Gestein bestehend aus Pyroxen mit einem hohen Gehalt an Quarz und Rutil (ein Mineral mit einer Beimischung von Eisen, Zinn, Niob und Tantal TiO 2 - 60 % Titan und 40 % Sauerstoff).

Wichtiges Merkmal Strukturen des oberen Erdmantels - das Vorhandensein einer Zone mit niedrigen seismischen Wellengeschwindigkeiten. Es gibt Unterschiede in der Struktur des oberen Mantels unter verschiedenen tektonischen Zonen, zum Beispiel unter Geosynklinalen und Plattformen. Im oberen Erdmantel entwickeln sich Prozesse, die Ursache für tektonische, magmatische und metamorphe Phänomene in der Erdkruste sind. In vielen tektonischen Hypothesen wird der obere Erdmantel zugeordnet wichtige Rolle; zum Beispiel wird angenommen, dass die Erdkruste durch Schmelzen aus der Substanz des oberen Erdmantels entstanden ist , dass tektonische Bewegungen mit Bewegungen im oberen Erdmantel verbunden sind; Es wird allgemein angenommen, dass der Erdmantel fast vollständig aus Olivin [(Mg, Fe) 2 SiO 4 ] besteht, in dem der Magnesiumanteil (Forsterit) stark überwiegt, aber mit der Tiefe vielleicht der Anteil des Eisenanteils (Fayalit ) steigt. Der australische Petrograf Ringwood vermutet, dass der Erdmantel aus einem hypothetischen Gestein besteht, das er Pyrolith nannte und dessen Zusammensetzung einer Mischung aus 3 Teilen Periodit und 1 Teil Basalt entspricht. Theoretische Berechnungen zeigen, dass Mineralien im unteren Erdmantel in Oxide zerfallen sollten. Zu Beginn der 70er Jahre des 20. Jahrhunderts erschienen auch Daten, die auf das Vorhandensein horizontaler Inhomogenitäten im Erdmantel hinwiesen.

Es besteht kein Zweifel, dass sich die Erdkruste vom Erdmantel getrennt hat; Der Prozess der Differenzierung des Erdmantels dauert bis heute an. Es besteht die Annahme, dass der Erdkern aufgrund des Erdmantels wächst. Die Prozesse in der Erdkruste und im Erdmantel sind eng miteinander verbunden; insbesondere scheint die Energie für tektonische Bewegungen der Erdkruste aus dem Erdmantel zu kommen.

Unterer Erdmantel- ein integraler Bestandteil des Erdmantels, der sich von Tiefen von 660 (Grenze mit dem oberen Mantel) bis 2900 km erstreckt. Der berechnete Druck im unteren Mantel beträgt 24–136 GPa, und das Material des unteren Mantels steht für direkte Untersuchungen nicht zur Verfügung.

Im unteren Mantel gibt es eine Schicht (Schicht D), in der die Geschwindigkeit der seismischen Wellen ungewöhnlich niedrig ist und horizontale und vertikale Inhomogenitäten aufweist. Es wird angenommen, dass es durch das Aufwärtseindringen von Fe und Ni in Silikate entsteht, die durch diese Strömungen geschmolzen werden. Dies ist äußerst wichtig, da einige Forscher glauben, dass sich Teile der Subduktionsplatte 660 km von der Grenze entfernt ansammeln und exponentiell schwerer werden und zum Kern sinken und sich in der D-Schicht ansammeln.

Erdkruste- die äußerste der festen Schalen der Erde. Die untere Grenze der Erdkruste wird als Grenzfläche betrachtet, bei deren Durchgang von oben nach unten seismische Längswellen die Geschwindigkeit abrupt von 6,7-7,6 km / s auf 7,9-8,2 km / s erhöhen (siehe Mohorovicic-Oberfläche) . Dies ist ein Zeichen für einen Wechsel von einem weniger elastischen Material zu einem elastischeren und dichteren. Die Schicht des oberen Erdmantels, die unter der Erdkruste liegt, wird oft als Substrat bezeichnet. Zusammen mit der Erdkruste bildet es die Lithosphäre. Die Erdkruste ist auf den Kontinenten und unter dem Ozean unterschiedlich. Die kontinentale Kruste hat normalerweise eine Dicke von 35-45 km, in Gebieten von Bergländern bis zu 70 km. Der obere Teil der kontinentalen Kruste besteht aus einer diskontinuierlichen Sedimentschicht, die aus unveränderten oder leicht veränderten Sediment- und Vulkangesteinen unterschiedlichen Alters besteht. Die Schichten werden oft in Falten zerknittert, zerrissen und entlang der Lücke verschoben. An einigen Stellen (auf Schilden) fehlt die Sedimentschale. Der Rest der Dicke der kontinentalen Kruste wird gemäß den Geschwindigkeiten seismischer Wellen in zwei Teile mit herkömmlichen Namen unterteilt: für den oberen Teil - die "Granit" -Schicht (Geschwindigkeit Longitudinalwellen bis zu 6,4 km / s), für die untere "Basalt" -Schicht (6,4-7,6 km / s). Anscheinend besteht die „Granit“-Schicht aus Graniten und Gneisen und die „Basalt“-Schicht aus Basalten, Gabbro und sehr stark metamorphosierten Sedimentgesteinen verschiedene Verhältnisse. Diese 2 Schichten sind oft durch eine Konrad-Fläche getrennt, an deren Übergang die seismischen Wellengeschwindigkeiten sprunghaft ansteigen. Offensichtlich nimmt der Gehalt an Kieselsäure mit der Tiefe in der Erdkruste ab und der Gehalt an Eisen- und Magnesiumoxiden zu; auch in mehr dies geschieht beim Übergang von der Erdkruste zum Substrat.

Die ozeanische Kruste hat eine Dicke von 5-10 km (zusammen mit der Wassersäule - 9-12 km). Es ist in drei Schichten unterteilt: Unter einer dünnen (weniger als 1 km) Schicht aus Meeressedimenten liegt die "zweite" Schicht mit seismischen Längswellengeschwindigkeiten von 4-6 km/s; seine Dicke beträgt 1-2,5 km. Es besteht wahrscheinlich aus Serpentinit und Basalt, möglicherweise mit Zwischenschichten von Sedimenten. Die untere, "ozeanische" Schicht mit einer durchschnittlichen Dicke von etwa 5 km hat eine seismische Wellengeschwindigkeit von 6,4-7,0 km/s; es besteht wahrscheinlich aus gabbro. Die Dicke der Sedimentschicht am Meeresboden ist variabel, stellenweise ist gar keine vorhanden. In der Übergangszone vom Festland zum Ozean wird ein intermediärer Krustentyp beobachtet.

Die Erdkruste ist ständigen Bewegungen und Veränderungen unterworfen. In ihr unumkehrbare Entwicklung bewegliche Gebiete - Geosynklinalen - verwandeln sich durch langfristige Transformationen in relativ ruhige Gebiete - Plattformen. Es gibt eine Reihe von tektonischen Hypothesen, die den Entstehungsprozess von Geosynklinalen und Plattformen, Kontinenten und Ozeanen und die Gründe für die Entwicklung der Erdkruste insgesamt erklären. Zweifellos liegen die Hauptgründe für die Entwicklung der Erdkruste in mehr tiefe Eingeweide Erde; Daher ist die Untersuchung der Wechselwirkung zwischen der Erdkruste und dem oberen Erdmantel von besonderem Interesse.

Die Erdkruste befindet sich nahe einem Zustand der Isostasie (Gleichgewicht): Je schwerer, d. h. je dicker oder dichter ein Teil der Erdkruste ist, desto tiefer taucht er in das Substrat ein. Tektonische Kräfte brechen die Isostasie, aber wenn sie schwächer werden, kehrt die Erdkruste ins Gleichgewicht zurück.

Abbildung 25 - Erdkruste

Erdkern - die zentrale Geosphäre mit einem Radius von etwa 3470 km. Die Existenz des Erdkerns wurde 1897 vom deutschen Seismologen E. Wiechert festgestellt, und die Tiefe (2.900 km) wurde 1910 vom amerikanischen Geophysiker B. Gutenberg bestimmt. Es besteht kein Konsens über die Zusammensetzung des Erdkerns und seinen Ursprung. Vielleicht besteht es aus Eisen (mit einer Beimischung von Nickel, Schwefel, Silizium oder anderen Elementen) oder seinen Oxiden, die unter hohem Druck metallische Eigenschaften annehmen. Es gibt Meinungen, dass der Kern durch Gravitationsdifferenzierung der Primärerde während ihres Wachstums oder später gebildet wurde (zuerst zum Ausdruck gebracht vom norwegischen Geophysiker V. M. Orovan und dem sowjetischen Wissenschaftler A. P. Vinogradov, 60-70er Jahre).

Mohorovic-Oberfläche - die Schnittstelle zwischen der Erdkruste und dem Erdmantel Die Mohorovichi-Oberfläche wurde aus seismischen Daten ermittelt: Die Geschwindigkeit der seismischen Längswellen während des Übergangs (von oben nach unten) durch die Mohorovichi-Oberfläche steigt abrupt von 6,7-7,6 auf 7,9-8,2 km / s und quer - von 3,6-4,2 bis 4,4-4,7 km / s. Verschiedene geophysikalische, geologische und andere Daten weisen darauf hin, dass auch die Materiedichte sprunghaft ansteigt, vermutlich von 2,9-3 auf 3,1-3,5 t/m 3 . Es ist sehr wahrscheinlich, dass die Mohorovic-Oberfläche verschiedene Schichten trennt chemische Zusammensetzung. Die Mohorovichić-Oberfläche ist nach A. Mohorovichić benannt, der sie entdeckt hat.

Von den ersten drei Geosphären kommt der Erdkruste zweifellos die führende Rolle zu, da ihre Gesamtmasse um ein Vielfaches größer ist als die Gesamtmasse der beiden anderen Schalen. Daher können Daten über den relativen Gehalt des einen oder anderen chemischen Elements in der Erdkruste weitgehend als Widerspiegelung seines Gehalts in der gesamten Biosphäre betrachtet werden.

Die äußere harte Schale der Erde – die Erdkruste besteht zu über 99 % aus nur 9 Hauptelementen: O (47 %), Si (29,5 %), Al (8,05 %), Fe (4,65 %), Ca (2,96 %), Na (2,50 %), K (2,50 %), Mg (1,87 %), Ti (0,45 %). Insgesamt - 99,48 %. Von diesen ist Sauerstoff absolut vorherrschend. Sie können deutlich sehen, wie viel für alle anderen Elemente übrig bleibt. Dies ist nach Gewicht, das heißt in Gewichtsprozent.

Es gibt eine andere Variante der Auswertung - nach Volumen (Volumenprozent). Es wird unter Berücksichtigung der Größen von Atomen und berechnet Ionenradien in bestimmten mineralischen Verbindungen, die von diesen Elementen gebildet werden. Die Gehalte der häufigsten Elemente in der Erdkruste in Volumenprozent sind (nach V. M. Goldshmidt): O - 93,77 %, K - 2,14 %, Na - 1,60 %, Ca - 1,48 %, Si - 0,86 %, Al - 0,76 %, Fe - 0,68 %, Mg - 0,56 %, Ti - 0,22 %.

Ganz deutliche Unterschiede in der Verteilung der Atome chemischer Elemente nach Gewicht und Volumen sind offensichtlich: in einer starken Abnahme des relativen Gehalts an Al und insbesondere an Si (aufgrund der geringen Größe ihrer Atome und für Silizium in noch größerem Maße von Ionen in seinen Sauerstoffverbindungen) wird die führende Rolle des Sauerstoffs in der Lithosphäre noch deutlicher betont.

Gleichzeitig wurden "Anomalien" im Inhalt einiger Elemente in der Lithosphäre aufgedeckt:

der „Einbruch“ in der Häufigkeit der leichtesten Elemente (Li, Be, B) erklärt sich durch die Besonderheiten des Nukleosyntheseprozesses (die vorherrschende Bildung von Kohlenstoff als Ergebnis der Kombination von drei Heliumkernen auf einmal); verhältnismäßig hohe Gehalte Elemente, die Produkte des radioaktiven Zerfalls sind (Pb, Bi und auch Ar unter Edelgasen).

Unter Erdbedingungen sind die Häufigkeiten von zwei weiteren Elementen, H und He, ungewöhnlich niedrig. Dies liegt an ihrer „Volatilität“. Beide Elemente sind Gase und außerdem die leichtesten. Deshalb Atomarer Wasserstoff und Helium neigen dazu, sich in die oberen Schichten der Atmosphäre zu bewegen, und von dort, da sie nicht von der Erdanziehungskraft gehalten werden, in den Weltraum zu zerstreuen. Wasserstoff ist noch nicht vollständig verloren, da er größtenteils Teil chemischer Verbindungen ist - Wasser, Hydroxide, Kohlenwasserstoffe, Hydrosilikate, organische Verbindungen usw. Und Helium, ein Edelgas, entsteht ständig als Produkt des radioaktiven Zerfalls von schweren Atomen.

Die Erdkruste ist also im Wesentlichen ein Paket von Sauerstoffanionen, gebundener Freund mit anderen Silizium- und Metallionen, d.h. es besteht fast ausschließlich aus Sauerstoffverbindungen, überwiegend Aluminium-, Calcium-, Magnesium-, Natrium-, Kalium- und Eisensilikaten. Gleichzeitig machen, wie Sie bereits wissen, gerade Elemente 86,5 % der Lithosphäre aus.

Die häufigsten Elemente werden Makronährstoffe genannt.

Elemente, deren Gehalt Hundertstel Prozent oder weniger beträgt, werden Mikroelemente genannt. Dieses Konzept ist relativ, da ein bestimmtes Element in einer Umgebung ein Mikroelement sein kann und in einer anderen als basisch, d. h. Makroelemente (Zum Beispiel ist Al in Organismen ein Spurenelement und in der Lithosphäre ein Makroelement, Eisen in Böden ist ein Makroelement und in lebenden Organismen ist es ein Spurenelement).

Um die Inhaltsmenge eines bestimmten Elements in einer bestimmten Umgebung zu bezeichnen, wird das Konzept „Clark“ verwendet. Dieser Begriff ist mit dem Namen F.U. Clark, ein amerikanischer Geochemiker, der als erster auf der Grundlage von umfangreichem Analysematerial die Berechnung der durchschnittlichen Gehalte an chemischen Elementen in verschiedene Arten Felsen und in der gesamten Lithosphäre. In Erinnerung an seinen Beitrag, A.E. Fersman schlug 1924 vor, den durchschnittlichen Gehalt eines bestimmten Elements in einem bestimmten materiellen Medium als Clarke dieses chemischen Elements zu bezeichnen. Die Clarke-Einheit ist g/t (da es unpraktisch ist, Prozentwerte bei niedrigen Clarks vieler Elemente zu verwenden).

Die meisten herausfordernde Aufgabe ist die Definition von Clarks für die Lithosphäre als Ganzes, da ihre Struktur sehr ist.

Im Gestein erfolgt die Aufteilung der Silikate in sauer und basisch.

Die Konzentrationen von Li, Be, Rb, TR, Ba, Tl, Th, U und Ta sind in Säuren relativ erhöht.

Die wichtigsten sind Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.

Wir geben die Ordnung der Clarks verschiedene Elemente nach V.F. Barabanow:

Mehr als 10.000 g/t - O, Si, Al, Fe, Ca, Mg, Na, K.

1000-10 000 - Mn, Ti.

100-1000 - C, F, P, S, Cl, Rb, Sr, Zr, Ba.

10-100 - Pb, Th, Y, Nb, La, Ce, Nd, Li, B, N, Sc, V, Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Ga.

1-10 - Eu, Dy, Ho, Er, Yb, Hf, Ta, W, Tl, U, Ge, As, Br, Mo, Sn, Sc, Pm, Sm, Be.

0,1-1,0 - Cd, Bi, In, Tu, I, Sb, Lu.

0,01-0,1 - Ar, Se, Ag, Hg.

0,001–0,01 – Re, Os, Ir, Ru, Rh, Pd, Te, Pt, He, Au.

Nach dieser Abstufung werden Elemente mit Clarks über 1000 g/t als Makroelemente bezeichnet. Diejenigen mit niedrigeren Clarks sind Spurenelemente.

Buchhaltung für Clarks ist unbedingt erforderlich richtiges Verständnis Muster von Migrationsprozessen chemischer Elemente. Die unterschiedliche Verteilung der Elemente in der Natur hat für viele von ihnen eine unvermeidliche Folge, das Vorhandensein signifikanter Unterschiede in ihrem Verhalten unter Laborbedingungen und in der Natur. Mit einer Abnahme des Clarke nimmt die aktive Konzentration des Elements ab und es wird unmöglich, ein unabhängiges auszufällen feste Phase aus wässrigen Lösungen und andere Methoden zur Bildung unabhängiger Mineralarten. Daher hängt die Fähigkeit zur unabhängigen Mineralbildung nicht nur von den chemischen Eigenschaften des Elements ab, sondern auch von seiner Clarke.

Beispiele: S und Se sind chemisch vollständige Analoga, und ihr Verhalten in natürliche Prozesse anders. S ist das führende Element vieler natürlicher Prozesse. Schwefelwasserstoff spielt dabei eine wichtige Rolle Chemische Prozesse in Bodensedimenten und in den Tiefen der Erdkruste, bei der Bildung von Ablagerungen einer Reihe von Metallen. Schwefel bildet eigenständige Mineralien (Sulfide, Sulfate). Selenwasserstoff spielt in natürlichen Prozessen keine nennenswerte Rolle. Selen kommt in dispergiertem Zustand als Verunreinigung in Mineralien vor, die von anderen Elementen gebildet werden. Die Unterschiede zwischen K und Cs, Si und Ge sind ähnlich.

Einer von große Unterschiede Geochemie aus der Chemie in die Geochemie betrachtet nur solche chemischen Wechselwirkungen, die spezifisch realisiert werden natürliche Bedingungen. Darüber hinaus ist die Bilanzierung von Clarks (gem wenigstens ihre Ordnungen) in diesem Sinne ist eine primäre Voraussetzung für alle geochemischen Konstruktionen.

Es gibt, und sogar ziemlich häufig, unabhängige Mineralphasen einer Anzahl von Elementen mit niedrigen Clarks. Der Grund dafür ist, dass es in der Natur Mechanismen gibt, die es ermöglichen, die Bildung erhöhter Konzentrationen bestimmter Elemente zu gewährleisten, wodurch deren Gehalt in einigen Bereichen um ein Vielfaches höher sein kann als die Clarke-Gehalte. Daher muss zusätzlich zum Clarke des Elements der Wert seiner Konzentration im Vergleich zum Clarke-Gehalt berücksichtigt werden.

Die Clarke-Konzentration ist das Verhältnis des Gehalts eines chemischen Elements in einem bestimmten natürlichen Materialaggregat (Gestein usw.) zu seinem Clarke.

Beispiele für Konzentrationskoeffizienten einiger chemischer Elemente in ihren Erzvorkommen: Al - 3,7; Mn - 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au-2000.

Auf dieser Grundlage werden Elemente mit niedrigen Clarks in zwei qualitativ bereits bekannte Elemente unterteilt verschiedene Gruppen. Es werden solche genannt, deren Verbreitung sich nicht durch hohe QC-Werte auszeichnet verstreut(Rb, Ga, Re, Cd usw.). Formfähig erhöhte Konzentrationen mit hohen QC-Werten - Selten(Sn, Be usw.).

Unterschiede in den erreichten QC-Werten sind darauf zurückzuführen andere Rolle bestimmte Elemente in der Geschichte der materiellen und technischen Tätigkeit der Menschheit (von der Antike bekannte Metalle mit Low Clarks Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag ... - und häufiger Al, Zr ...).

Große Rolle Bei den Prozessen der Konzentration und Verteilung von Elementen in der Erdkruste spielt Isomorphie eine Rolle - die Eigenschaft von Elementen, sich in der Struktur des Minerals gegenseitig zu ersetzen. Isomorphismus ist die Fähigkeit chemischer Elemente mit ähnlichen Eigenschaften, einander in unterschiedlichen Mengen in Kristallgittern zu ersetzen. Natürlich ist es nicht nur für Mikroelemente charakteristisch. Aber gerade für sie, besonders für zerstreute Elemente, erwirbt es führender Wert als Hauptfaktor für die Regelmäßigkeit ihrer Verteilung. Man unterscheidet zwischen vollkommener Isomorphie – wenn austauschbare Elemente einander in jedem Verhältnis ersetzen können (nur begrenzt durch die Verhältnisse der Inhalte dieser Elemente im System) und unvollkommen – wenn eine Substitution nur bis zu bestimmten Grenzen möglich ist. Je näher natürlich Chemische Eigenschaften, der perfektere Isomorphismus.

Es wird zwischen isovalenter und heterovalenter Isomorphie unterschieden.

Allgemeinheit des Typs chemische Bindung- was Chemiker den Grad der Ionizität nennen - Kovalenz. Beispiel: Chloride und Sulfide sind nicht isomorph, aber Sulfate mit Manganaten sind isomorph.

Mechanismus der isovalenten Isomorphie. Die Einheitlichkeit der chemischen Formel der gebildeten Verbindungen und des gebildeten Kristallgitters. Das heißt, wenn Rubidium potenziell in der Lage ist, Verbindungen mit den gleichen Elementen wie Kalium zu bilden, und die Kristallstruktur solcher Verbindungen vom gleichen Typ ist, dann sind Rubidiumatome in der Lage, Kaliumatome in seinen Verbindungen zu ersetzen.

Die Einteilung chemischer Elemente in Makro- und Mikroelemente, letztere in seltene und verstreute Elemente sehr wichtig, da in der Natur nicht alle chemische Elemente bilden Selbstverbindungen. Dies ist hauptsächlich für Elemente mit hohen Clarks oder mit niedrigen Clarks charakteristisch, kann aber lokal hohe Konzentrationen bilden (d. h. selten).

In der Natur diffus und überall (nur in unterschiedlichen Konzentrationen) vorzukommen, ist eine Eigenschaft aller chemischen Elemente. Diese Tatsache wurde zuerst von V.I. Vernadsky, und er erhielt von Vernadsky den Namen des Gesetzes der Streuung chemischer Elemente. Aber ein Teil der Elemente kann in der Natur zusätzlich zu der verstreuten Form in einer anderen Form - in Form chemischer Verbindungen - vorhanden sein. Und Elemente mit geringen Konzentrationen sind nur diffus vorhanden.

Mechanismus der heterovalenten Isomorphie etwas komplexer. Ende des 19. Jahrhunderts erregte das Vorhandensein dieser Art von Isomorphie erstmals Aufmerksamkeit. G. Chermak. Er bewies, dass dies sehr komplex ist chemische Formeln, die man für die meisten Mineralverbindungen der Klasse der Silikate erhält, sind gerade wegen der heterovalenten Isomorphie solche, wenn ganze Atomgruppen sich gegenseitig ersetzen. Diese Art von Isomorphismus ist sehr charakteristisch für Silikatverbindungen.

Andere Möglichkeiten, verstreute Atome von Elementen in der Erdkruste zu finden, sind ihre Lokalisierung in den Defekten des Kristallgitters, in seinen Hohlräumen sowie im sorbierten Zustand auf der Oberfläche anderer Partikel, einschließlich kolloidaler.

Um die grundlegenden Eigenschaften der Biosphäre zu bestimmen, müssen wir zunächst verstehen, womit wir es zu tun haben. Wie ist ihre Organisations- und Existenzform? Wie funktioniert es und interagiert es mit der Außenwelt? Letztendlich, was ist das?

Vom Aufkommen des Begriffs Ende des 19. Jahrhunderts bis zur Schaffung einer ganzheitlichen Lehre durch den Biogeochemiker und Philosophen V.I. Vernadsky hat die Definition des Begriffs "Biosphäre" erhebliche Änderungen erfahren. Es hat sich von der Kategorie eines Ortes oder Territoriums, in dem lebende Organismen leben, in die Kategorie eines Systems bewegt, das aus Elementen oder Teilen besteht, die entsprechend funktionieren bestimmte Regeln für Leistung bestimmten Zweck. Bei der Betrachtung der Biosphäre kommt es darauf an, welche Eigenschaften ihr innewohnen.

Der Begriff basiert auf altgriechischen Wörtern: βιος - Leben und σφαρα - Kugel oder Kugel. Das heißt, es ist eine Hülle der Erde, wo es Leben gibt. Die Erde als unabhängiger Planet entstand laut Wissenschaftlern vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, und eine Milliarde Jahre später erschien Leben darauf.

Archäisches, Proterozoikum und Phanerozoikum. Äonen bestehen aus Epochen. Letzteres besteht aus dem Paläozoikum, Mesozoikum und Känozoikum. Epochen aus Epochen. Känozoikum aus dem Paläogen und Neogen. Perioden aus Epochen. Das aktuelle - Holozän - begann vor 11,7 Tausend Jahren.

Grenzen und Ausbreitungsschichten

Die Biosphäre hat eine vertikale und horizontale Verteilung. Vertikal ist es herkömmlicherweise in drei Schichten unterteilt, in denen Leben existiert. Dies sind die Lithosphäre, die Hydrosphäre und die Atmosphäre. Die untere Grenze der Lithosphäre erreicht 7,5 km von der Erdoberfläche entfernt. Die Hydrosphäre befindet sich zwischen der Lithosphäre und der Atmosphäre. Seine maximale Tiefe beträgt 11 km. Die Atmosphäre bedeckt den Planeten von oben und das Leben darin existiert vermutlich in einer Höhe von bis zu 20 km.

Zusätzlich zu den vertikalen Schichten hat die Biosphäre eine horizontale Teilung oder Zonierung. Dieser Wandel natürlichen Umgebung vom Äquator der Erde bis zu ihren Polen. Der Planet hat die Form einer Kugel und daher ist die Menge an Licht und Wärme, die auf seine Oberfläche eindringt, unterschiedlich. Die größten Zonen sind geografische Zonen. Ausgehend vom Äquator geht es zuerst äquatorial, über tropisch, dann gemäßigt und schließlich in die Nähe der Pole - Arktis oder Antarktis. Im Inneren sind die Riemen Naturgebiete: Wälder, Steppen, Wüsten, Tundra und so weiter. Diese Zonen sind nicht nur für Land, sondern auch für die Ozeane charakteristisch. BEI horizontale Anordnung Die Biosphäre hat ihre eigene Höhe. Sie wird durch die Oberflächenstruktur der Lithosphäre bestimmt und unterscheidet sich vom Fuß des Berges bis zu seiner Spitze.

Bis heute hat die Flora und Fauna unseres Planeten etwa 3.000.000 Arten, und dies sind nur 5% der Gesamtzahl der Arten, die es geschafft haben, auf der Erde zu „leben“. Etwa 1,5 Millionen Tierarten und 0,5 Millionen Pflanzenarten haben ihre Beschreibung in der Wissenschaft gefunden. Es gibt nicht nur unbeschriebene Arten, sondern auch unerforschte Regionen der Erde, deren Artengehalt unbekannt ist.

Somit hat die Biosphäre eine zeitliche und räumliche Charakteristik, und die Artenzusammensetzung lebender Organismen, die sie füllt, ändert sich sowohl in der Zeit als auch im Raum – vertikal und horizontal. Dies führte die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass die Biosphäre keine planare Struktur ist und Anzeichen zeitlicher und räumlicher Variabilität aufweist. Es bleibt zu bestimmen, unter welchem ​​äußeren Faktor sie sich zeitlich, räumlich und strukturell verändert. Dieser Faktor ist Solarenergie.

Wenn wir akzeptieren, dass die Arten aller lebenden Organismen, unabhängig vom räumlichen und zeitlichen Rahmen, Teile sind und ihre Gesamtheit das Ganze ist, dann ist ihre Interaktion untereinander und mit der äußeren Umwelt ein System. L von Bertalanffy und F.I. Peregudov, der ein System definierte, argumentierte, dass es sich um einen Komplex interagierender Komponenten oder um eine Reihe von Elementen handelt, die miteinander und mit der Umgebung in Beziehung stehen, oder um eine Reihe miteinander verbundener Elemente, die von der Umgebung isoliert sind und mit ihr interagieren ein ganzes.

System

die Biosphäre als Einheit Vollständiges System kann in Bestandteile unterteilt werden. Die häufigste solche Unterteilung ist Arten. Jede Tier- oder Pflanzenart wird als integraler Bestandteil des Systems betrachtet. Es kann auch als System mit eigener Struktur und Zusammensetzung erkannt werden. Aber die Art existiert nicht isoliert. Seine Vertreter leben in einem bestimmten Territorium, wo sie nicht nur miteinander und mit der Umwelt interagieren, sondern auch mit anderen Arten. Ein solcher Aufenthaltsort von Arten in einem Gebiet wird als Ökosystem bezeichnet. Das kleinste Ökosystem wiederum ist in das größere eingebunden. Das in noch mehr und damit ins Globale - in die Biosphäre. Somit kann die Biosphäre als System als aus Teilen bestehend betrachtet werden, die entweder Arten oder Biosphären sind. Der einzige Unterschied besteht darin, dass eine Art identifiziert werden kann, weil sie Merkmale aufweist, die sie von anderen unterscheiden. Es ist unabhängig und in anderen Typen - Teile sind nicht enthalten. Bei Biosphären ist eine solche Unterscheidung unmöglich - ein Teil des anderen.

Zeichen

Das System hat zwei weitere wichtige Merkmale. Es wurde geschaffen, um etwas zu erreichen bestimmten Zweck und das Funktionieren des gesamten Systems ist effektiver als jeder seiner Teile einzeln.

Somit sind die Eigenschaften als System, in seiner Integrität, Synergie und Hierarchie. Integrität liegt darin, dass die Verbindungen zwischen seinen Teilen oder internen Verbindungen viel stärker sind als mit der Umgebung oder externen. Synergie- oder Systemeffekt ist, dass die Fähigkeiten des gesamten Systems viel größer sind als die Summe der Fähigkeiten seiner Teile. Und obwohl jedes Element des Systems selbst ein System ist, ist es dennoch nur ein Teil des allgemeinen und größeren. Das ist seine Hierarchie.

Die Biosphäre ist ein dynamisches System, das seinen Zustand unter äußeren Einflüssen verändert. Es ist offen, weil es Materie und Energie mit der Umgebung austauscht. Es hat eine komplexe Struktur, da es aus Subsystemen besteht. Und schließlich ist es ein natürliches System – entstanden durch natürliche Veränderungen über viele Jahre hinweg.

Dank dieser Eigenschaften kann sie sich selbst regulieren und organisieren. Dies sind die grundlegenden Eigenschaften der Biosphäre.

Mitte des 20. Jahrhunderts wurde der Begriff der Selbstregulierung erstmals von dem amerikanischen Physiologen Walter Cannon verwendet, der englische Psychiater und Kybernetiker William Ross Ashby führte den Begriff der Selbstorganisation ein und formulierte das Gesetz der erforderlichen Vielfalt. Dieses kybernetische Gesetz bewies formal die Notwendigkeit einer großen Artenvielfalt für die Stabilität des Systems. Je größer die Diversität, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass das System angesichts großer äußerer Einflüsse seine dynamische Stabilität behält.

Eigenschaften

Dem äußeren Einfluss zu begegnen, ihm zu widerstehen und ihn zu überwinden, sich selbst zu reproduzieren und wiederherzustellen, also seine innere Konstanz aufrechtzuerhalten, das ist das Ziel des Systems Biosphäre. Diese Qualitäten des gesamten Systems bauen auf der Fähigkeit seines Teils, der Art, auf, eine bestimmte Anzahl oder Homöostase aufrechtzuerhalten, sowie auf der Fähigkeit jedes Individuums oder lebenden Organismus, seine physiologischen Bedingungen aufrechtzuerhalten - Homöostase.

Wie Sie sehen können, entwickelten sich diese Eigenschaften in ihr unter dem Einfluss und um äußeren Faktoren entgegenzuwirken.

Der wichtigste externe Faktor ist die Sonnenenergie. Wenn die Anzahl der chemischen Elemente und Verbindungen begrenzt ist, wird die Energie der Sonne ständig zugeführt. Dank dessen erfolgt die Migration von Elementen entlang der Nahrungskette von einem lebenden Organismus zu einem anderen und die Umwandlung von einem anorganischen Zustand in einen organischen und umgekehrt. Energie beschleunigt den Ablauf dieser Prozesse im Inneren lebender Organismen und sie laufen in Bezug auf die Reaktionsgeschwindigkeit viel schneller ab als in der äußeren Umgebung. Die Menge an Energie stimuliert das Wachstum, die Fortpflanzung und die Zunahme der Artenzahl. Vielfalt wiederum bietet eine Chance für zusätzliche Resistenz gegenüber äußeren Einflüssen, da die Möglichkeit der Verdoppelung, Absicherung oder Verdrängung von Arten in der Nahrungskette besteht. Die Migration von Elementen wird somit zusätzlich sichergestellt.

Menschlicher Einfluss

Der einzige Teil der Biosphäre, der nicht daran interessiert ist, die Artenvielfalt des Systems zu erhöhen, ist der Mensch. Er strebt auf jede erdenkliche Weise danach, Ökosysteme zu vereinfachen, weil er sie auf diese Weise je nach seinen Bedürfnissen effektiver überwachen und regulieren kann. Daher sind alle Biosysteme, die der Mensch künstlich geschaffen hat oder auf die sein Einfluss maßgeblich ist, sehr artenarm. Und ihre Stabilität und Fähigkeit zur Selbstheilung und Selbstregulierung tendiert gegen Null.

Mit dem Aufkommen der ersten Lebewesen begannen sie, die Lebensbedingungen auf der Erde ihren Bedürfnissen anzupassen. Mit dem Aufkommen des Menschen begann er bereits, die Biosphäre des Planeten so zu verändern, dass sein Leben so angenehm wie möglich war. Es ist bequem, weil wir nicht über das Überleben oder die Rettung von Leben sprechen. Der Logik folgend sollte etwas erscheinen, das die Person selbst für ihre eigenen Zwecke ändert. Ich frage mich, was es sein wird?

Video - Biosphäre und Noosphäre

Die Struktur der Erde ist eine Kombination, Interaktion und Abhängigkeit ihrer Hauptschalen voneinander. Gäbe es keine Menschen auf dem Planeten, dann sähe seine Oberfläche heute vielleicht anders aus. Im Laufe von Jahrmillionen sind diese Schalen entstanden, dank denen Leben entstehen und sich entwickeln konnte, und die ihnen innewohnenden allgemeinen Zeichen der Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre, Biosphäre weisen derzeit auf die stärkste anthropogene Beeinflussung durch den Menschen hin Aktivität.

Sphären der Erde

Betrachten wir den Aufbau des Planeten aus der Sicht seiner Landschaftssphäre, dann sehen wir, dass er nicht nur die bekannte Oberfläche der Erdkruste umfasst, sondern auch mehrere „benachbarte“ Schalen. Es ist diese enge Verbindung zwischen den Grenzen, die die gemeinsamen Merkmale von Atmosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre und Biosphäre bestimmt. Sie manifestieren sich im ständigen Austausch flüssiger, fester und gasförmiger Komponenten, die jeder der Schalen innewohnen. Beispielsweise ist der Wasserkreislauf in der Natur ein Austausch zwischen der Hydrosphäre und der Atmosphäre.

Wenn es zu einem Vulkanausbruch mit Freisetzung von Asche in die Luft kommt, ist dies die Beziehung der Lithosphäre zu den unteren Schichten der Atmosphäre, obwohl einige Katastrophen so stark sein können, dass sie fast ihren mittleren Teil erreichen. Für den Fall, dass sich der Vulkan auf einer Insel oder am Grund des Ozeans befindet, sind alle Schalen der Erde beteiligt, die Atmosphäre, die Hydrosphäre, die Lithosphäre und die Biosphäre. Letzteres drückt sich am häufigsten durch das Absterben von Vegetation und Wildtieren im Umkreis einer Naturkatastrophe aus.

Herkömmlicherweise können die Sphären der Erde in 4 Teile unterteilt werden: Atmosphäre, Biosphäre, Hydrosphäre, Lithosphäre, aber einige von ihnen bestehen aus mehreren Komponenten.

Atmosphäre

Die Atmosphäre wird die gesamte äußere gasförmige Sphäre des Planeten genannt, die ihn bis zum Vakuum im Weltraum umgibt. Wenn die folgenden Schalen der Erde - Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre, Biosphäre - miteinander interagieren, kann dies von einigen ihrer Teile nicht gesagt werden. Die Atmosphäre ist in 3 Regionen unterteilt, von denen jede ihre eigene Höhe hat, zum Beispiel:

Von größtem Interesse für Wissenschaftler und Naturschützer ist die untere Region der Troposphäre.

Hydrosphäre

Der Wasserraum, der sich auf der Oberfläche der Erdkruste und darunter befindet, wird als Hydrosphäre bezeichnet. Dies ist die Gesamtheit aller Gewässer, sowohl Süß- als auch Salzwasser, die es auf dem Planeten gibt. Die Tiefe einiger Stauseen kann 3,5 km erreichen, was den Ozeanen eigen ist, und in einigen Gebieten, die als Depressionen bezeichnet werden, sogar tiefer als 10 km. Der tiefste bekannte Unterwasser-„Trog“ ist der Marianengraben, der laut Daten von 2011 bis auf 10.994 m reicht.

Da das Leben auf der Erde von der Qualität des Wassers abhängt, ist die Hydrosphäre genauso wichtig wie die Luft, also alles große Menge Umweltwissenschaftler sind besorgt über die Folgen des menschlichen Einflusses auf diese Gebiete. Vom Wasser auf dem Planeten ist nicht nur alles vorhanden, sondern es hängt auch davon ab, damit Leben darauf bleibt.

Wissenschaftler konnten nachweisen, dass an Ort und Stelle beispielsweise die Sahara Prärien waren, die sich durchquerten tiefe Flüsse. Als das Wasser diesen Bereich verließ, füllte er sich allmählich mit Sand. Wenn wir uns überlegen, welche Gemeinsamkeiten Hydrosphäre, Atmosphäre, Lithosphäre, Biosphäre haben, dann sehen wir, dass sie direkt voneinander abhängig sind und alle die Existenz des Lebens auf der Erde beeinflussen.

Kommt es zu einer ökologischen Katastrophe, durch die Flüsse austrocknen (Hydrosphäre), leiden Vegetation und Tiere in dieser Region (Biosphäre), der Zustand der Luft (Atmosphäre) und der Oberfläche

Biosphäre

Diese Hülle ist seit dem Ursprung des Lebens auf dem Planeten erschienen. Der Begriff „Biosphäre“ wurde als Begriff erst Ende des 19. Jahrhunderts eingeführt und umfasste alle Formen und Arten von Leben, die auf der Erde existieren.

Sie besonders starke Verbindung mit dem Rest des Planeten. So finden sich im unteren Teil der Atmosphäre verschiedene Mikroorganismen. Menschen, Tiere, Vögel, Insekten und Pflanzen leben an der Oberfläche und im Untergrund (der Lithosphäre). Flüsse, Meere, Seen und Ozeane (Hydrosphäre) bewohnen Süßwasser und Meeresfisch, Mikroorganismen, Pflanzen und Tiere.

Die Grenze der Biosphäre wird in der Regel durch die Bedingungen bestimmt, unter denen sich lebende Organismen befinden können, und sie können sich ändern. So fließt zum Beispiel in den Ozeanen das Leben in allen Schichten bis zu ihrem Grund. Jede Schicht hat ihren eigenen "Satz" von Lebewesen und Mikroorganismen, der mit der Sättigung des Wassers mit Salz und dem Druckniveau der Wassersäule zusammenhängt. Je näher der Boden, desto höher ist er.

Spuren der Biosphäre (also der Sphäre des Lebens) wurden in einer Höhe von 20 km über dem Meeresspiegel und in einer Tiefe von 3 km von der Erdoberfläche gefunden.

Lithosphäre

"Lithos" bedeutet auf Griechisch "Stein", daher wurde die gesamte Erdkruste, die ein Gestein ist, Lithosphäre genannt. Sie hat zwei Teile:

1. Die obere Abdeckung besteht aus Sedimentgestein, das in seiner Zusammensetzung Granit enthält.
2. Die untere Ebene besteht aus Basaltgestein.

Ein kleinerer Teil der Lithosphäre (nur 30%) fällt an Land, der Rest wird von den Gewässern der Ozeane bedeckt. Die Verbindung der Lithosphäre mit der Atmosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre liegt in der oberen Bodenschicht. Vegetation und Tierwelt (Biosphäre) entwickeln sich dort, aerobe Bakterien leben darin, die Luft (Atmosphäre) brauchen, für Nahrung wird gesorgt Grundwasser und in Form von Niederschlag (Hydrosphäre).

Einfluss des Menschen auf die Atmosphäre

Die Hauptmerkmale der Lithosphäre, Hydrosphäre, Atmosphäre und Biosphäre wurden oben aufgeführt. Da sie sehr eng interagieren, wirkt sich der Einfluss auf einen von ihnen sofort auf die anderen aus. Das liegt daran, dass gemeinsames Merkmal all diese Schalen der Erde ist das Vorhandensein von Leben in ihnen.

Heute kann man den Schaden beobachten, der durch die Aktivität der Menschen in den Sphären des Planeten verursacht wurde. So zerstören Schadstoffemissionen in die Atmosphäre, das Abholzen des Amazonas-Dschungels, Raketen- und Flugzeugstarts jeden Tag die Ozonschicht nach und nach. Wenn sie kleiner wird (heute ist sie etwa 8 km groß), dann kann das alles Leben auf dem Planeten entweder mutieren oder sterben.

Laut Archäologen hat die Erde bereits ähnliche Erschütterungen erlebt, aber in jenen fernen Zeiten war sie nicht von Menschen bewohnt. Heutzutage ist alles anders. Vor nicht allzu langer Zeit gab es Städte, in denen die Abgaswerte von Autos so hoch waren, dass die Menschen gezwungen waren, mit Masken durch die Straßen zu gehen. Wissenschaftler und Umweltbegeisterte konnten sich an die Öffentlichkeit wenden, um die bedrohliche Situation umzukehren.

Immer mehr Länder, die erkennen, dass die Lebensqualität direkt von der Reinheit der Luft abhängt, die ihre Bevölkerung atmet, steigen um alternative Quellen Energie, führen Elektrofahrzeuge in den Alltag ein, schließen oder modernisieren gefährliche Industrien. Dies gibt Hoffnung, dass zukünftige Generationen von Erdbewohnern saubere Luft haben werden.

Der Mensch und die Hydrosphäre

Die Menschen haben den Wasserressourcen des Planeten nicht weniger Schaden zugefügt. Wenn man bedenkt, dass nur 3 % des Wassers frisch, also zum Leben geeignet sind, ist die Menschheit erneut bedroht. Die enge Verbindung der Hydrosphäre mit dem Rest der Erdhülle erfolgt durch den Wasserkreislauf in der Natur.

Wenn ein Reservoir verschmutzt ist, kann das von seiner Oberfläche verdunstete Wasser kontaminierten Regen in jeden Teil der Welt verschütten, den Boden (Lithosphäre), die Tierwelt (Biosphäre) schädigen und sich in einen giftigen Nebel (Atmosphäre) verwandeln.

Obwohl in der Arbeit des Reinigens und Konservierens natürliche Ressourcen Viele Staaten beteiligen sich am Planeten, das reicht noch nicht. Jeder kennt die Probleme mit sauber Wasser trinken in Ländern Afrikas und Asiens, deren Bevölkerung gerade wegen der Verschmutzung lokaler Gewässer krank ist.

Verletzung der Schalen der Erde durch den Menschen

Da alle Sphären des Planeten miteinander verbunden sind und ein gemeinsames Merkmal haben - das Vorhandensein von Leben in ihnen - spiegelt sich das Ungleichgewicht in einem sofort in den anderen wider. Menschen in den Eingeweiden der Erde für den Bergbau zu vertiefen, schädliche Emissionen in die Atmosphäre Chemikalien, Ölverschmutzungen in den Meeren und Ozeanen - all dies führt dazu, dass das Tier jeden Tag verschwindet oder gefährdet ist und pflanzliche Welt(Biosphäre).

Wenn die Menschheit ihre Zerstörungstätigkeit nicht einstellt, werden die Störungen in den Hüllen des Planeten nach mehreren hundert Jahren so groß sein, dass alles Leben auf dem Planeten aussterben wird. Ein Beispiel wäre dieselbe Sahara-Wüste, die einst ein blühendes Land war, in dem primitive Menschen lebten.

Fazit

Jeden Augenblick tauschen die Erdhüllen ihre Bestandteile untereinander aus. Sie existieren seit Milliarden von Jahren und interagieren miteinander. Die Definitionen der Lithosphäre, Atmosphäre, Hydrosphäre, Biosphäre wurden oben gegeben, und bis die Menschen verstehen, dass der Planet ein lebender Organismus ist, und wenn ein „Organ“ daraus entfernt wird, leidet sofort der ganze Körper, dann die Sterblichkeit der Bevölkerung wird nur zunehmen.

Lassen Sie uns die Bestandteile der Biosphäre genauer untersuchen.

Erdkruste - sie wandelt sich im Laufe der geologischen Zeit um harte Schale, welches ist oberer Teil Lithosphäre der Erde. Eine Reihe von Mineralien in der Erdkruste (Kalkstein, Kreide, Phosphorite, Öl, Kohle usw.) sind aus dem Gewebe toter Organismen entstanden. Es ist eine paradoxe Tatsache, dass relativ kleine lebende Organismen Phänomene von geologischem Ausmaß verursachen können, was durch ihre höchste Reproduktionsfähigkeit erklärt wird. Beispielsweise kann das Cholera-Virion unter günstigen Bedingungen in nur 1,75 Tagen eine Materiemasse erzeugen, die der Masse der Erdkruste entspricht! Es ist davon auszugehen, dass sich in den Biosphären früherer Epochen kolossale Massen lebender Materie um den Planeten bewegten und infolge des Todes Reserven von Öl, Kohle usw. bildeten.

Die Biosphäre existiert durch die wiederholte Verwendung derselben Atome. Gleichzeitig ist der Anteil von 10 Elementen, die sich in der ersten Hälfte des Periodensystems befinden (Sauerstoff - 29,5 %, Natrium, Magnesium - 12,7 %, Aluminium, Silizium - 15,2 %, Schwefel, Kalium, Calcium, Eisen - 34,6 %) macht 99% der gesamten Masse unseres Planeten aus (die Masse der Erde beträgt 5976 * 10 21 kg), und 1% entfällt auf die übrigen Elemente. Die Bedeutung dieser Elemente ist jedoch sehr groß - sie spielen eine wesentliche Rolle in lebender Materie.

IN UND. Vernadsky teilte alle Elemente der Biosphäre in 6 Gruppen ein, von denen jede eine Leistung erbringt bestimmte Funktionen im Leben der Biosphäre. Erste Gruppe – inerte Gase (Helium, Krypton, Neon, Argon, Xenon). Zweite Gruppe – Edelmetalle (Ruthenium, Palladium, Platin, Osmium, Iridium, Gold). In der Erdkruste sind die Elemente dieser Gruppen chemisch inaktiv, ihre Masse ist unbedeutend (4,4 * 10 -4% der Masse der Erdkruste), und die Beteiligung an der Bildung lebender Materie ist schlecht untersucht. Die dritte Gruppe - Lanthanide (14 chemische Elemente - Metalle) machen 0,02 % der Masse der Erdkruste aus und ihre Rolle in der Biosphäre wurde nicht untersucht. Vierte Gruppe – radioaktive Elemente sind die Hauptquelle der Bildung der inneren Wärme der Erde und beeinflussen das Wachstum lebender Organismen (0,0015% der Masse der Erdkruste). Einige Elemente fünfte Gruppe - verstreute Elemente (0,027 % der Erdkruste) - spielen eine wesentliche Rolle im Leben von Organismen (z. B. Jod und Brom). der Größte sechste Gruppe bilden zyklische Elemente , die nach einer Reihe von Umwandlungen in geochemischen Prozessen in ihren ursprünglichen chemischen Zustand zurückkehren. Diese Gruppe umfasst 13 leichte Elemente (Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium, Phosphor, Schwefel, Chlor, Kalium, Calcium) und ein schweres Element (Eisen).

Biota Es ist die Gesamtheit aller Arten von Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen. Biota ist ein aktiver Teil der Biosphäre, der alle wichtigen chemischen Reaktionen bestimmt, wodurch die Hauptgase der Biosphäre (Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Methan) entstehen und quantitative Beziehungen zwischen ihnen hergestellt werden. Biota bildet kontinuierlich biogene Mineralien und hält eine konstante chemische Zusammensetzung des Ozeanwassers aufrecht. Seine Masse beträgt nicht mehr als 0,01 % der Masse der gesamten Biosphäre und ist durch die Kohlenstoffmenge in der Biosphäre begrenzt. Die Hauptbiomasse besteht zu etwa 97 % aus grünen Landpflanzen und zu 3 % aus der Biomasse von Tieren und Mikroorganismen.

Die Biota besteht hauptsächlich aus zyklischen Elementen. Besonders wichtig ist die Rolle von Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff, deren Anteil in Biota höher ist als in der Erdkruste (60-mal Kohlenstoff, 10-mal Stickstoff und Wasserstoff). Die Abbildung zeigt ein Diagramm eines geschlossenen Kohlenstoffkreislaufs. Nur dank der Zirkulation der Hauptelemente in solchen Kreisläufen (vor allem Kohlenstoff) ist die Existenz von Leben auf der Erde möglich.

Verschmutzung der Lithosphäre. Das Leben, die Biosphäre und das wichtigste Glied in ihrem Mechanismus - Bodendecker, allgemein Erde genannt, machen die Einzigartigkeit unseres Planeten im Universum aus. Und in der Evolution der Biosphäre, in den Phänomenen des Lebens auf der Erde, hat die Bedeutung der Bodenbedeckung (Land, Flachwasser und Schelf) als besondere Planetenhülle immer mehr zugenommen.

Die Bodenbedeckung ist die wichtigste natürliche Formation. Seine Rolle im Leben der Gesellschaft wird durch die Tatsache bestimmt, dass der Boden die Hauptnahrungsquelle ist und 95-97 % der Nahrungsressourcen für die Weltbevölkerung liefert. Besondere Eigenschaft Bodenbedeckung - Fruchtbarkeit , worunter eine Reihe von Bodeneigenschaften verstanden wird, die den Ertrag landwirtschaftlicher Nutzpflanzen sicherstellen. Die natürliche Fruchtbarkeit des Bodens hängt mit seiner Nährstoffversorgung und seinem Wasser-, Luft- und Wärmehaushalt zusammen. Der Boden stellt den Bedarf der Pflanzen an Wasser und Stickstoff bereit, da er der wichtigste Träger ihrer photosynthetischen Aktivität ist. Die Bodenfruchtbarkeit hängt auch von der Menge des darin angesammelten Bodens ab. Solarenergie. Die Bodenbedeckung gehört zu einem sich selbst regulierenden biologischen System, das der wichtigste Teil der gesamten Biosphäre ist. Lebende Organismen, Pflanzen und Tiere, die die Erde bewohnen, speichern Sonnenenergie in Form von Phyto- oder Zoomass. Die Produktivität terrestrischer Ökosysteme hängt vom Wärme- und Wasserhaushalt der Erdoberfläche ab, der die Vielfalt der Formen des Energie- und Stoffaustausches innerhalb der geografischen Hülle des Planeten bestimmt.

Besonderes Augenmerk sollte auf die Bodenressourcen gelegt werden. Die Fläche der Landressourcen der Welt beträgt 149 Millionen km2 oder 86,5% der Landfläche. Ackerland und mehrjährige Plantagen als Teil der landwirtschaftlichen Flächen besetzen derzeit etwa 15 Millionen km 2 (10% der Fläche), Heuwiesen und Weiden - 37,4 Millionen km 2 (25%).Die Gesamtfläche des Ackerlandes wird von verschiedenen Forschern geschätzt auf unterschiedliche Weise: von 25 bis 32 Millionen km 2. Die Landressourcen des Planeten ermöglichen es, mehr Menschen mit Nahrung zu versorgen, als derzeit verfügbar ist und in naher Zukunft sein wird. Aufgrund des Bevölkerungswachstums, insbesondere in Entwicklungsländern, nimmt die Ackerfläche pro Kopf jedoch ab. Noch vor 10-15 Jahren lag die psychische Sicherheit der Erdbevölkerung mit Ackerland bei 0,45-0,5 Hektar, heute sind es bereits 0,35-37 Hektar.

Als Rohstoffe oder Energieträger werden alle verwertbaren stofflichen Bestandteile der Lithosphäre bezeichnet, die in der Wirtschaft genutzt werden Bodenschätze . Mineralien können sein Erz , wenn Metalle daraus gewonnen werden, und nichtmetallisch , wenn nichtmetallische Bestandteile (Phosphor etc.) daraus gewonnen oder als Baustoffe verwendet werden.

Wird der Bodenschatz als Brennstoff (Kohle, Öl, Gas, Ölschiefer, Torf, Holz, Kernenergie) und gleichzeitig als Energieträger in Motoren zur Dampf- und Stromerzeugung genutzt, dann werden sie genannt Kraftstoff- und Energieressourcen .

Hydrosphäre . Wasser nimmt den überwiegenden Teil der Biosphäre der Erde ein (71 % der Erdoberfläche) und macht etwa 4 % der Masse der Erdkruste aus. Seine durchschnittliche Dicke beträgt 3,8 km, durchschnittliche Tiefe - 3554 m, Fläche: 1350 Millionen km 2 - Ozeane, 35 Millionen km 2 - Süßwasser.

Boden Meereswasser macht 97 % der Masse der gesamten Hydrosphäre aus (2 * 10 21 kg). Die Rolle des Ozeans im Leben der Biosphäre ist enorm: In ihm finden die wichtigsten chemischen Reaktionen statt, die die Produktion von Biomasse bestimmen und chemische Behandlung Biosphäre. In 40 Tagen durchläuft die 500-Meter-Oberflächenwasserschicht im Ozean den Planktonfilterapparat, daher wird (unter Berücksichtigung der Mischung) das gesamte Ozeanwasser des Ozeans im Laufe des Jahres gereinigt. Alle Bestandteile der Hydrosphäre (atmosphärischer Wasserdampf, Gewässer der Meere, Flüsse, Seen, Gletscher, Sümpfe, Grundwasser) sind in ständiger Bewegung und Erneuerung.

Wasser ist die Grundlage der Biota (lebende Materie besteht zu 70 % aus Wasser) und seine Bedeutung im Leben der Biosphäre ist entscheidend. Solche kann man benennen wichtige Funktionen Wasser wie:

1. Biomasseproduktion;

2. chemische Reinigung der Biosphäre;

3. Gewährleistung des Kohlenstoffgleichgewichts;

4. Klimastabilisierung (Wasser spielt die Rolle eines Puffers bei thermischen Prozessen auf dem Planeten).

Die große Bedeutung des Weltozeans liegt darin begründet, dass er mit seinem Phytoplankton fast die Hälfte des gesamten Sauerstoffs der Atmosphäre produziert, d.h. ist eine Art "Lunge" des Planeten. Gleichzeitig assimilieren Pflanzen und Mikroorganismen des Ozeans im Prozess der Photosynthese jährlich erheblich die meisten Kohlendioxid als Pflanzen an Land aufnehmen.

lebende Organismen im Ozean – Hydrobionate - sind in drei ökologische Hauptgruppen unterteilt: Plankton, Nekton und Benthos. Plankton - eine Reihe von passiv schwimmenden und tragbaren Meeresströmungen Pflanzen (Phytoplankton), Lebewesen (Zooplankton) und Bakterien (Bakterioplankton). Nekton - Dies ist eine Gruppe aktiv schwimmender lebender Organismen, die sich über beträchtliche Entfernungen bewegen (Fische, Wale, Robben, Seeschlangen und Schildkröten, Tintenfische usw.). Benthos - Dies sind Organismen, die auf dem Meeresboden leben: sessile (Korallen, Algen, Schwämme); graben (Würmer, Mollusken); Krabbeln (Krebstiere, Stachelhäuter); unten frei schwebend. Die Küstengebiete der Ozeane und Meere sind die reichsten an Benthos.

Die Ozeane sind eine Quelle riesiger Bodenschätze. Schon jetzt werden Öl, Gas, 90 % Brom, 60 % Magnesium, 30 % Salz usw. daraus gewonnen. Der Ozean hat riesige Reserven an Gold, Platin, Phosphoriten, Eisen- und Manganoxiden und anderen Mineralien. Der Bergbau im Ozean nimmt ständig zu.

Verschmutzung der Hydrosphäre. In vielen Regionen der Welt gibt der Zustand der Gewässer Anlass zu großer Sorge. Umweltverschmutzung Wasservorräte gilt heute nicht umsonst als die größte Bedrohung für die Umwelt. Das Flussnetz fungiert tatsächlich als das natürliche Kanalisationssystem der modernen Zivilisation.

Am stärksten verschmutzt sind die Binnenmeere. Sie haben eine längere Küstenlinie und sind daher anfälliger für Umweltverschmutzung. Die gesammelten Erfahrungen aus dem Kampf um die Reinheit der Meere zeigen, dass dies eine ungleich schwierigere Aufgabe ist als der Schutz von Flüssen und Seen.

Die Prozesse der Wasserverschmutzung werden durch verschiedene Faktoren verursacht. Die wichtigsten sind: 1) Einleitung von unbehandeltem Abwasser in Gewässer; 2) Ausspülen von Pestiziden bei starkem Regen; 3) Gas- und Rauchemissionen; 4) Leckage von Öl und Ölprodukten.

Der größte Schaden an Gewässern wird durch die Einleitung von unbehandeltem Abwasser in sie verursacht - Industrie-, Haushalts-, Sammel- und Entwässerungsabwässer usw. Industrieabwässer verschmutzen Ökosysteme mit verschiedenen Komponenten, abhängig von den Besonderheiten der Industrie.

Verschmutzungsgrad Russische Meere(außer weißes Meer), so der Staatsbericht „Über den Zustand der Umwelt Russische Föderation", In 1998. übertraf den MPC für den Kohlenwasserstoffgehalt, Schwermetalle, Merkur; Tenside (Tenside) im Durchschnitt 3-5 mal.

Das Eindringen von Schadstoffen in den Meeresboden hat schwerwiegende Auswirkungen auf die Natur biochemischer Prozesse. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die Bewertung der Umweltverträglichkeit bei der geplanten Gewinnung von Mineralien aus dem Meeresboden, vor allem Eisen-Mangan-Knollen, die Mangan, Kupfer, Kobalt und andere wertvolle Metalle enthalten. Beim Durchrechen des Bodens wird die Lebensmöglichkeit auf dem Meeresboden für lange Zeit zerstört, und das Eindringen von aus dem Boden extrahierten Substanzen an die Oberfläche kann die Luftatmosphäre der Region beeinträchtigen.

Das riesige Volumen des Weltozeans zeugt von der Unerschöpflichkeit der natürlichen Ressourcen des Planeten. Darüber hinaus sind die Ozeane ein Sammler Flusswasser Land, das jährlich etwa 39.000 km 3 Wasser verbraucht. Die aufkommende Verschmutzung des Weltmeeres droht den natürlichen Prozess der Feuchtigkeitszirkulation in seinem kritischsten Glied zu stören – der Verdunstung von der Meeresoberfläche.

Im Wassergesetzbuch der Russischen Föderation wird das Konzept " Wasservorräte “ ist definiert als „Oberflächenreserven und Grundwasser sich in Gewässern befinden, die genutzt werden oder genutzt werden können. Wasser ist der wichtigste Bestandteil der Umwelt, eine erneuerbare, begrenzte und gefährdete natürliche Ressource, die in der Russischen Föderation als Grundlage des Lebens und der Tätigkeit der auf ihrem Territorium lebenden Völker genutzt und geschützt wird und das wirtschaftliche, soziale und ökologische Wohlergehen gewährleistet. Wesen der Bevölkerung, die Existenz von Flora und Fauna.

Jedes Gewässer oder jede Wasserquelle ist mit seiner äußeren Umgebung verbunden. Es wird von den Bedingungen für die Bildung von Oberflächen- oder Grundwasserabflüssen, verschiedenen Naturphänomenen, Industrie, Industrie- und Kommunalbau, Verkehr, wirtschaftlichen und häuslichen menschlichen Aktivitäten beeinflusst. Die Folge dieser Einflüsse ist die Einführung in aquatische Umgebung neue, ungewöhnliche Stoffe - Schadstoffe, die die Wasserqualität verschlechtern. Die in die aquatische Umwelt gelangenden Schadstoffe werden je nach Vorgehensweise, Kriterien und Aufgaben unterschiedlich klassifiziert. Ordnen Sie also normalerweise chemische, physikalische und biologische Verschmutzung zu. Chemische Verschmutzung ist eine Veränderung der natürlichen chemischen Eigenschaften von Wasser aufgrund einer Erhöhung des Gehalts an schädliche Verunreinigungen sowohl anorganisch (Mineralsalze, Säuren, Laugen, Tonpartikel) als auch organische Natur(Öl und Ölprodukte, organische Reststoffe, Tenside, Pestizide) .

Trotz der enormen Mittel, die für den Bau von Kläranlagen ausgegeben werden, sind viele Flüsse immer noch verschmutzt, insbesondere in städtischen Gebieten. Verschmutzungsprozesse haben sogar die Ozeane berührt. Und das scheint nicht überraschend, da alle in den Flüssen gefangen sind Schadstoffe schließlich zum Meer eilen und es erreichen, wenn sie schwer zu zersetzen sind.

Die Umweltfolgen der Verschmutzung mariner Ökosysteme äußern sich in folgenden Prozessen und Phänomenen:

Verletzung der Stabilität von Ökosystemen;

fortschreitende Eutrophierung;

das Auftreten von "roten Gezeiten";

Akkumulation chemischer Giftstoffe in Biota;

Abnahme der biologischen Produktivität;

das Auftreten von Mutagenese und Karzinogenese in der Meeresumwelt;

mikrobiologische Verschmutzung der Küstenregionen der Welt.

Der Schutz des aquatischen Ökosystems ist ein komplexes und sehr wichtiges Thema. Dazu folgendes Umweltschutzmaßnahmen:

– Entwicklung abfall- und wasserfreier Technologien; Einführung von Wasserrecyclingsystemen;

– Abwasserbehandlung (industriell, kommunal usw.);

– Einleitung von Abwasser in tiefe Grundwasserleiter;

- Reinigung und Desinfektion Oberflächenwasser für die Wasserversorgung und andere Zwecke verwendet.

Der Hauptverschmutzer von Oberflächengewässern ist Abwasser, daher ist die Entwicklung und Umsetzung effektiver Abwasserbehandlungsmethoden eine sehr dringende und umweltrelevante Aufgabe. Der wirksamste Weg, Oberflächengewässer vor Verschmutzung durch Abwasser zu schützen, ist die Entwicklung und Implementierung einer wasserfreien und abfallfreien Produktionstechnologie, deren Anfangsstadium die Schaffung einer Recyclingwasserversorgung ist.

Bei der Organisation eines Recycling-Wasserversorgungssystems umfasst es eine Reihe von Behandlungsanlagen und -anlagen, die es ermöglichen, einen geschlossenen Kreislauf für die Nutzung von Industrie- und Haushaltsabwässern zu schaffen. Bei dieser Methode der Wasseraufbereitung sind Abwässer immer im Kreislauf und der Eintrag in Oberflächengewässer wird komplett ausgeschlossen.

Aufgrund der großen Vielfalt der Zusammensetzung des Abwassers gibt es verschiedene Wege ihre Reinigung: mechanisch, physikalisch-chemisch, chemisch, biologisch usw. Abhängig vom Grad der Schädlichkeit und der Art der Verschmutzung kann die Abwasserbehandlung mit einer beliebigen Methode oder einer Reihe von Methoden (kombinierte Methode) durchgeführt werden. Der Behandlungsprozess umfasst die Behandlung von Schlamm (oder überschüssiger Biomasse) und die Desinfektion von Abwasser, bevor es in ein Reservoir eingeleitet wird.

In den letzten Jahren wurden aktiv neue effektive Methoden entwickelt, die zur Umweltfreundlichkeit von Abwasserbehandlungsprozessen beitragen:

– elektrochemische Verfahren basierend auf den Prozessen der anodischen Oxidation und kathodischen Reduktion, Elektrokoagulation und Elektroflotation;

– Membranreinigungsverfahren (Ultrafilter, Elektrodialyse und andere);

– magnetische Behandlung, die die Flotation von Schwebeteilchen verbessert;

– Strahlenreinigung von Wasser, die es ermöglicht, Schadstoffe in kürzester Zeit der Oxidation, Koagulation und Zersetzung zu unterwerfen;

- Ozonisierung, bei der das Abwasser keine Substanzen bildet, die die natürlichen biochemischen Prozesse beeinträchtigen;

- Einführung neuer selektiver Typen für die selektive Trennung von nützlichen Bestandteilen aus Abwasser zum Zwecke des Recyclings und andere.

Es ist bekannt, dass Pestizide und Düngemittel, die durch Oberflächenabfluss von landwirtschaftlichen Flächen abgeschwemmt werden, eine Rolle bei der Verschmutzung von Gewässern spielen. Um das Eindringen von umweltschädlichen Abwässern in Gewässer zu verhindern, ist eine Reihe von Maßnahmen erforderlich, darunter:

Einhaltung der Normen und Bedingungen für die Anwendung von Düngemitteln und Pestiziden;

fokale und Bandbehandlung mit Pestiziden statt kontinuierlich;

Ausbringung von Düngemitteln in Form von Granulat und möglichst zusammen mit Gießwasser;

Ersatz von Pestiziden durch biologische Methoden des Pflanzenschutzes.

Maßnahmen zum Schutz der Gewässer und Meere sowie des Weltmeeres sollen die Ursachen für die Verschlechterung der Wasserqualität und die Verschmutzung der Gewässer beseitigen. Bei der Exploration und Erschließung von Öl- und Gasfeldern auf den Kontinentalschelfs sollten besondere Maßnahmen zur Verhinderung der Verschmutzung des Meerwassers vorgesehen werden. Es soll ein Bestattungsverbot geben giftige Substanzen im Ozean ein Moratorium für Atomwaffentests aufrechterhalten.

Atmosphäre - die Luftumgebung um die Erde, ihre Masse beträgt etwa 5,15 * 10 18 kg. Es ist geschichtet aufgebaut und besteht aus mehreren Sphären, zwischen denen sich Übergangsschichten - Pausen - befinden. In den Kugeln ändern sich Luftmenge und Temperatur.

Abhängig von der Temperaturverteilung wird die Atmosphäre unterteilt in:

– Troposphäre (Seine Höhenlänge in den mittleren Breiten beträgt 10-12 km über dem Meeresspiegel, an den Polen - 7-10, über dem Äquator - 16-18 km, hier konzentriert sich mehr als 4/5 der Masse der Erdatmosphäre ; Aufgrund der ungleichmäßigen Erwärmung der Erdoberfläche bilden sich in der Troposphäre starke vertikale Luftströmungen, Instabilität von Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit und Druck wird festgestellt, die Lufttemperatur in der Troposphäre nimmt um 0,6 ° C pro 100 m ab und reicht von +40 bis -50 ° C);

– Stratosphäre (hat eine Länge von etwa 40 km, die darin enthaltene Luft ist verdünnt, die Luftfeuchtigkeit ist niedrig, die Lufttemperatur liegt zwischen -50 und 0 ° C in Höhen von etwa 50 km; in der Stratosphäre unter dem Einfluss von kosmischer Strahlung und der kurzwellige Teil der ultravioletten Strahlung der Sonne, Luftmoleküle werden ionisiert, was zur Bildung einer Ozonschicht führt, die sich in einer Höhe von 25-40 km befindet);

– Mesosphäre (von 0 bis -90 o C in Höhen von 50-55 km);

– Thermosphäre (es zeichnet sich durch einen kontinuierlichen Temperaturanstieg mit zunehmender Höhe aus - in einer Höhe von 200 km 500 ° C und in einer Höhe von 500-600 km übersteigt es 1500 ° C; in der Thermosphäre sind Gase sehr verdünnt, ihre Moleküle bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit, kollidieren aber selten miteinander und können daher nicht einmal eine leichte Erwärmung des hier befindlichen Körpers verursachen);

– Exosphäre (ab mehreren hundert km).

Ungleichmäßige Erwärmung trägt zur allgemeinen Zirkulation der Atmosphäre bei, die das Wetter und Klima der Erde beeinflusst.

Die Gaszusammensetzung der Atmosphäre ist wie folgt: Stickstoff (79,09 %), Sauerstoff (20,95 %), Argon (0,93 %), Kohlendioxid (0,03 %) und eine geringe Menge Edelgase (Helium, Neon, Krypton, Xenon) , Ammoniak, Methan, Wasserstoff usw. . Die unteren Schichten der Atmosphäre (20 km) enthalten Wasserdampf, dessen Menge mit der Höhe schnell abnimmt. In einer Höhe von 110-120 km wird fast der gesamte Sauerstoff atomar. Es wird angenommen, dass oberhalb von 400–500 km Stickstoff im atomaren Zustand vorliegt. Die Sauerstoff-Stickstoff-Zusammensetzung bleibt etwa bis zu einer Höhe von 400-600 km bestehen. Die Ozonschicht, die lebende Organismen vor schädlicher kurzwelliger Strahlung schützt, befindet sich in einer Höhe von 20-25 km. Oberhalb von 100 km nimmt der Anteil leichter Gase zu und in sehr großen Höhen überwiegen Helium und Wasserstoff; Ein Teil der Gasmoleküle zerfällt in Atome und Ionen und bildet sich Ionosphäre . Luftdruck und Dichte nehmen mit der Höhe ab.

Luftverschmutzung. Die Atmosphäre hat einen großen Einfluss auf biologische Prozesse an Land und in Gewässern. Der darin enthaltene Sauerstoff wird bei der Atmung von Organismen und bei der Mineralisierung organischer Stoffe verwendet, Kohlendioxid wird bei der Photosynthese von autotrophen Pflanzen verbraucht und Ozon reduziert die für Organismen schädliche UV-Strahlung der Sonne. Darüber hinaus trägt die Atmosphäre zur Erhaltung der Erdwärme bei, reguliert das Klima, nimmt gasförmige Stoffwechselprodukte wahr, transportiert Wasserdampf um den Planeten usw. Ohne eine Atmosphäre ist die Existenz komplexer Organismen unmöglich. Daher waren und bleiben die Themen der Vermeidung von Luftverschmutzung relevant.

Zur Beurteilung der Zusammensetzung und Belastung der Atmosphäre wird der Konzentrationsbegriff (C, mg/m 3 ) verwendet.

Reine Naturluft hat folgende Zusammensetzung (in % vol): Stickstoff 78,8 %; Sauerstoff 20,95 %; Argon 0,93 %; CO 2 0,03 %; andere Gase 0,01 %. Es wird angenommen, dass eine solche Zusammensetzung Luft in einer Höhe von 1 m über der Meeresoberfläche von der Küste entfernt entsprechen sollte.

Wie für alle anderen Bestandteile der Biosphäre gibt es zwei Hauptverschmutzungsquellen für die Atmosphäre: natürliche und anthropogene (künstliche). Die gesamte Einteilung der Schadstoffquellen lässt sich nach obigem Strukturschema darstellen: Industrie, Verkehr, Energie sind die Hauptquellen der Luftverschmutzung. Entsprechend der Art der Auswirkungen auf die Biosphäre können Luftschadstoffe in 3 Gruppen eingeteilt werden: 1) Beeinflussung der globalen Klimaerwärmung; 2) Zerstörung von Biota; 3) Zerstörung der Ozonschicht.

Lassen Sie uns die kurzen Eigenschaften einiger atmosphärischer Schadstoffe notieren.

Zu Schadstoffen erste Gruppe sollte CO 2 , Distickstoffoxid, Methan, Freone enthalten. In die Schöpfung Treibhauseffekt » Hauptverursacher ist Kohlendioxid, das jährlich um 0,4 % zunimmt (mehr zum Treibhauseffekt siehe Kapitel 3.3). Im Vergleich zur Mitte des 19. Jahrhunderts stieg der CO 2 -Gehalt um 25 %, der Lachgasgehalt um 19 %.

Freone – Chemische Komponenten, ungewöhnlich für die Atmosphäre, als Kältemittel verwendet - sind in den 90er Jahren für 25% des Treibhauseffekts verantwortlich. Berechnungen zeigen, dass trotz des Montrealer Abkommens von 1987. zur Begrenzung der Verwendung von Freonen bis 2040. Die Konzentration der Hauptfreone wird erheblich zunehmen (Fluorchlorkohlenwasserstoff von 11 auf 77%, Fluorchlorkohlenwasserstoff - von 12 auf 66%), was zu einer Erhöhung des Treibhauseffekts um 20% führen wird. Die Zunahme des Methangehalts in der Atmosphäre war unbedeutend, aber der spezifische Beitrag dieses Gases ist etwa 25-mal höher als der von Kohlendioxid. Wenn Sie den Fluss von "Treibhausgasen" in die Atmosphäre nicht stoppen, werden die durchschnittlichen Jahrestemperaturen auf der Erde bis zum Ende des 21. Jahrhunderts um durchschnittlich 2,5-5 ° C steigen. Es ist notwendig: ​​die Verbrennung von Kohlenwasserstoffbrennstoffen und die Entwaldung zu reduzieren. Letzteres ist gefährlich, da es nicht nur zu einer Erhöhung des Kohlenstoffgehalts in der Atmosphäre führt, sondern auch zu einer Verringerung der Assimilationskapazität der Biosphäre.

Zu Schadstoffen zweite Gruppe sollten Schwefeldioxid, Schwebstoffe, Ozon, Kohlenmonoxid, Stickstoffmonoxid, Kohlenwasserstoffe enthalten. Von diesen gasförmigen Stoffen verursachen Schwefeldioxid und Stickoxide die größten Schäden in der Biosphäre, die dabei entstehen chemische Reaktionen werden in kleine Kristalle von Salzen der Schwefel- und Salpetersäure umgewandelt. Das akuteste Problem ist die Luftverschmutzung mit schwefelhaltigen Stoffen. Schwefeldioxid ist schädlich für Pflanzen. SO 2 dringt während der Atmung in das Blatt ein und hemmt die lebenswichtige Aktivität der Zellen. In diesem Fall sind die Blätter der Pflanzen zuerst mit braunen Flecken bedeckt und trocknen dann aus.

Schwefeldioxid und seine anderen Verbindungen reizen die Schleimhäute der Augen und der Atemwege. Lang anhaltende niedrige Konzentrationen von SO 2 führen zu chronischer Gastritis, Hepatopathie, Bronchitis, Laryngitis und anderen Krankheiten. Es gibt Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen dem Gehalt an SO 2 in der Luft und der Sterblichkeitsrate durch Lungenkrebs.

In der Atmosphäre wird SO 2 zu SO 3 oxidiert. Die Oxidation erfolgt katalytisch unter dem Einfluss von Spurenmetallen, hauptsächlich Mangan. Außerdem kann gasförmiges und in Wasser gelöstes SO 2 mit Ozon oder Wasserstoffperoxid oxidiert werden. In Verbindung mit Wasser bildet sich SO 3 Schwefelsäure, das mit den in der Atmosphäre vorhandenen Metallen Sulfate bildet. Die biologische Wirkung von sauren Sulfaten ist bei gleichen Konzentrationen stärker ausgeprägt als bei SO 2 . Schwefeldioxid existiert in der Atmosphäre von mehreren Stunden bis zu mehreren Tagen, abhängig von der Luftfeuchtigkeit und anderen Bedingungen.

Im Allgemeinen dringen Aerosole von Salzen und Säuren in empfindliche Lungengewebe ein, verwüsten Wälder und Seen, reduzieren Ernten, zerstören Gebäude, architektonische und archäologische Denkmäler. Schwebstoffe stellen eine Gefahr für die öffentliche Gesundheit dar, die die von sauren Aerosolen überwiegt. Im Grunde ist dies die Gefahr von Großstädten. Besonders schädliche Feststoffe finden sich in den Abgasen von Dieselmotoren und Zweitakt-Ottomotoren. Der größte Teil des Feinstaubs in der Luft ist industriellen Ursprungs. Industrieländer erfolgreich mit verschiedenen technischen Mitteln erfasst.

Ozon in der Oberflächenschicht entsteht durch die Wechselwirkung von Kohlenwasserstoffen, die bei der unvollständigen Verbrennung von Kraftstoff in Automotoren entstehen und bei vielen Produktionsprozessen freigesetzt werden, mit Stickoxiden. Es ist einer der gefährlichsten Schadstoffe, die die Atemwege beeinträchtigen. Am intensivsten ist es bei heißem Wetter.

Mit den Fahrzeugabgasen gelangen vor allem Kohlenmonoxid, Stickoxide und Kohlenwasserstoffe in die Atmosphäre. All diese chemischen Verbindungen haben bereits in Konzentrationen, die noch unter den für den Menschen zulässigen liegen, eine verheerende Wirkung auf Ökosysteme, nämlich: Sie versauern Wasserbecken, töten darin lebende Organismen, zerstören Wälder und mindern Ernteerträge (Ozon ist besonders gefährlich). Studien in den Vereinigten Staaten haben gezeigt, dass die derzeitigen Ozonkonzentrationen den Ertrag von Sorghum und Mais um 1 %, von Baumwolle und Sojabohnen um 7 % und von Luzerne um mehr als 30 % verringern.

Von den Schadstoffen, die die stratosphärische Ozonschicht zerstören, sind Freone, Stickstoffverbindungen, Abgase von Überschallflugzeugen und Raketen zu nennen.

Fluorchlorkohlenwasserstoffe, die weithin als Kältemittel verwendet werden, gelten als die Hauptquelle für Chlor in der Atmosphäre. Sie werden nicht nur in Kühlgeräten verwendet, sondern auch in zahlreichen Haushaltsaerosoldosen mit Farben, Lacken, Insektiziden. Freonmoleküle sind widerstandsfähig und können nahezu unverändert mit atmosphärischen Massen über große Entfernungen transportiert werden. In Höhenlagen von 15–25 km (der Zone mit dem höchsten Ozongehalt) sind sie ausgesetzt ultraviolette Strahlung und zerfallen zu atomarem Chlor.

Es wurde festgestellt, dass in den letzten zehn Jahren der Verlust der Ozonschicht in den polaren Breiten 12–15 % und in den mittleren Breiten 4–8 % betrug. 1992 wurden erstaunliche Ergebnisse festgestellt: Auf dem Breitengrad von Moskau wurden Gebiete mit einem Verlust der Ozonschicht von bis zu 45% gefunden. Schon jetzt gibt es wegen der erhöhten UV-Einstrahlung einen Ertragsrückgang in Australien und Neuseeland, eine Zunahme von Hautkrebs.

Technogene Stoffe der Biosphäre, die eine schädliche Wirkung auf Biota haben, werden wie folgt klassifiziert (es wird eine allgemeine Klassifizierung gegeben, die nicht nur für gilt gasförmige Stoffe) . Je nach Gefährdungsgrad werden alle Schadstoffe in vier Klassen eingeteilt (Tabelle 2):

I - extrem gefährliche Substanzen;

II - hochgefährliche Stoffe;

III - mäßig gefährliche Stoffe;

IV - Stoffe mit geringem Risiko.

Die Zuordnung eines Schadstoffes zu einer Gefahrenklasse erfolgt nach dem Indikator, dessen Wert der höchsten Gefahrenklasse entspricht.

Hier: A) ist eine Konzentration, die bei täglicher (außer Wochenenden) Arbeit von 8 Stunden oder einer anderen Dauer, jedoch nicht mehr als 41 Stunden pro Woche, während der gesamten Berufspraxis keine Krankheiten oder Abweichungen im Gesundheitszustand hervorrufen kann moderne Forschungsmethoden im Arbeitsprozess oder in fernen Lebensabschnitten der jetzigen und nachfolgenden Generationen;

B) - die Dosis einer Substanz, die bei einer einzigen Injektion in den Magen den Tod von 50 % der Tiere verursacht;

C) - Dosis einer Substanz, die bei einmaliger Anwendung auf der Haut den Tod von 50 % der Tiere verursacht;

D) - die Konzentration eines Stoffes in der Luft, die den Tod von 50 % der Tiere bei einer 2- bis 4-stündigen Inhalationsexposition verursacht;

E) - das Verhältnis der maximal zulässigen Konzentration eines Schadstoffs in der Luft bei 20 ° C zur durchschnittlichen tödlichen Konzentration für Mäuse;

E) - das Verhältnis der durchschnittlichen tödlichen Konzentration eines Schadstoffs zur Mindestkonzentration (Schwellenwert), die eine Änderung der biologischen Indikatoren auf der Ebene des gesamten Organismus über die Grenzen adaptiver physiologischer Reaktionen hinaus verursacht;

G) - Das Verhältnis der minimalen (Schwellen-) Konzentration, die eine Änderung der biologischen Parameter auf der Ebene des gesamten Organismus über die Grenzen adaptiver physiologischer Reaktionen hinaus verursacht, zur minimalen (Schwellen-) Konzentration, die eine schädliche Wirkung bei einer chronischen Person verursacht Experimentieren Sie für 4 Stunden, 5 Mal pro Woche für mindestens 4 -x Monate.

Tabelle 2 Schadstoffklassifizierung

Index	Norm für Gefahrenklasse
(A) Maximal zulässige Konzentration (MPC) von Schadstoffen in der Luft des Arbeitsbereichs, mg / m 3
(B) Mittlere tödliche Dosis bei Injektion in den Magen (MAD), mg/kg				über 5000
(B) Mittlere tödliche Dosis bei Anwendung auf der Haut (MTD), mg/kg				über 2500
(D) Mittlere tödliche Konzentration in der Luft (TLC), mg/m 3				mehr als 50000
(E) Inhalationsvergiftungswahrscheinlichkeitsverhältnis (POI)
(E) Akute Einwirkungszone (ZAZ)
(G) Chronische Zone (ZZhA)	über 10,0

Die Gefährlichkeit von Luftschadstoffen für die menschliche Gesundheit hängt nicht nur von ihrem Gehalt in der Luft, sondern auch von der Gefahrenklasse ab. Zur vergleichenden Bewertung der Atmosphäre von Städten, Regionen unter Berücksichtigung der Schadstoffklasse wird der Luftschadstoffindex herangezogen.

Einzelne und komplexe Indizes der Luftverschmutzung können für verschiedene Zeitintervalle berechnet werden - für einen Monat, ein Jahr. Gleichzeitig fließen die durchschnittlichen monatlichen und durchschnittlichen jährlichen Schadstoffkonzentrationen in die Berechnungen ein.

Für Schadstoffe, für die keine MPCs erstellt wurden ( maximal zulässige Konzentration ), eingestellt geschätzte sichere Expositionswerte (BLÄTTER). Dies erklärt sich in der Regel damit, dass zu ihrer Anwendung keine Erfahrungen vorliegen, die ausreichen, um die langfristigen Folgen ihrer Auswirkungen auf die Bevölkerung zu beurteilen. Wenn bei technologischen Prozessen Stoffe freigesetzt werden und in die Luftumgebung gelangen, für die es keine zugelassenen MPCs oder SHELs gibt, müssen Unternehmen bei den Gebietskörperschaften des Ministeriums für natürliche Ressourcen einen Antrag auf Festlegung vorübergehender Standards stellen. Darüber hinaus wurden für einige Stoffe, die zeitweise die Luft belasten, nur einmalige MPCs festgelegt (z. B. für Formalin).

Für einige Schwermetalle wird nicht nur der durchschnittliche Tagesgehalt in der atmosphärischen Luft (MPC ss) normiert, sondern auch die maximal zulässige Konzentration bei Einzelmessungen (MPC rz) in der Luft des Arbeitsbereichs (zum Beispiel für Blei - MPC ss = 0,0003 mg / m 3 und MPC pz \u003d 0,01 mg / m 3).

Auch zulässige Konzentrationen von Stäuben und Pestiziden in der atmosphärischen Luft sind genormt. So hängt MPC für Staub, der Siliziumdioxid enthält, vom Gehalt an freiem SiO 2 darin ab; wenn sich der Gehalt an SiO 2 von 70 % auf 10 % ändert, ändert sich MPC von 1 mg/m 3 auf 4,0 mg/m 3 .

Einige Substanzen haben eine unidirektionale schädliche Wirkung, die als Summationseffekt bezeichnet wird (z. B. Aceton, Acrolein, Phthalsäureanhydrid - Gruppe 1).

Die anthropogene Verschmutzung der Atmosphäre kann durch die Dauer ihres Vorhandenseins in der Atmosphäre, durch die Zunahmerate ihres Gehalts, durch das Ausmaß des Einflusses und durch die Art des Einflusses charakterisiert werden.

Die Dauer des Vorhandenseins gleicher Stoffe ist in Troposphäre und Stratosphäre unterschiedlich. CO 2 ist also 4 Jahre in der Troposphäre und in der Stratosphäre - 2 Jahre, Ozon - 30-40 Tage in der Troposphäre und 2 Jahre in der Stratosphäre und Stickoxid - 150 Jahre (sowohl dort als auch dort) vorhanden. .

Die Akkumulationsrate der Verschmutzung in der Atmosphäre ist unterschiedlich (wahrscheinlich im Zusammenhang mit der Nutzungskapazität der Biosphäre). Der Gehalt an CO 2 steigt also um 0,4 % pro Jahr und an Stickoxiden um 0,2 % pro Jahr.

Grundprinzipien der hygienischen Regulierung von Luftschadstoffen.

Die hygienische Normierung der Luftverschmutzung basiert auf Folgendem Kriterien für die Schädlichkeit der Luftverschmutzung :

1. Als zulässig kann nur eine solche Konzentration eines Stoffes in der atmosphärischen Luft anerkannt werden, die auf eine Person weder unmittelbar noch mittelbar schädlich und unangenehm einwirkt, ihre Arbeitsfähigkeit nicht mindert, ihr Wohlbefinden nicht beeinträchtigt und Stimmung.

2. Die Abhängigkeit von Schadstoffen sollte als ungünstiger Moment und Beweis für die Unzulässigkeit der untersuchten Konzentration angesehen werden.

3. Solche Schadstoffkonzentrationen, die die Vegetation, das Raumklima, die Durchlässigkeit der Atmosphäre und die Lebensbedingungen der Bevölkerung beeinträchtigen, sind nicht hinnehmbar.

Die Lösung des Problems des zulässigen Gehalts an Luftverschmutzung basiert auf der Idee des Vorhandenseins von Schwellenwerten bei der Einwirkung von Verschmutzung.

Bei der wissenschaftlichen Begründung des MPC von Schadstoffen in der atmosphärischen Luft wird das Prinzip eines begrenzenden Indikators angewendet (Rationierung nach dem empfindlichsten Indikator). Wenn also der Geruch in Konzentrationen wahrgenommen wird, die keine schädliche Wirkung auf den menschlichen Körper und die Umwelt haben, wird die Rationierung unter Berücksichtigung der Geruchsschwelle durchgeführt. Wirkt ein Stoff in geringerer Konzentration umweltschädlich, so wird im Rahmen der Hygienevorschriften die Wirkungsschwelle dieses Stoffes auf die Umwelt berücksichtigt.

Für Stoffe, die die atmosphärische Luft verschmutzen, wurden in Russland zwei Standards festgelegt: einmalige und durchschnittliche tägliche MPC.

Die maximale einmalige MPC wird festgelegt, um Reflexreaktionen beim Menschen (Geruchssinn, Veränderungen der bioelektrischen Aktivität des Gehirns, Lichtempfindlichkeit der Augen usw.) bei kurzzeitiger (bis zu 20 Minuten) atmosphärischer Einwirkung zu verhindern Umweltverschmutzung, und die durchschnittliche tägliche ist darauf eingestellt, ihre resorptiven (allgemein toxischen, mutagenen, krebserzeugenden usw.) Einflüsse zu verhindern.

Somit erfahren alle Bestandteile der Biosphäre einen kolossalen technogenen Einfluss des Menschen. Es gibt derzeit allen Grund, von der Technosphäre als einer „Sphäre der Unvernunft“ zu sprechen.

Fragen zur Selbstkontrolle

1. Gruppeneinteilung der Elemente der Biosphäre V.I. Wernadski.

2. Welche Faktoren bestimmen die Bodenfruchtbarkeit?

3. Was ist die "Hydrosphäre"? Verbreitung und Rolle des Wassers in der Natur.

4. In welcher Form kommen schädliche Verunreinigungen im Abwasser vor und wie wirkt sich dies auf die Wahl der Abwasserreinigungsverfahren aus?

5. Besonderheiten verschiedener Schichten der Atmosphäre.

6. Das Konzept einer schädlichen Substanz. Gefahrenklassen von Schadstoffen.

7. Was ist MPC? Maßeinheiten von MPC in Luft und in Wasser. Wo werden MPCs von Schadstoffen kontrolliert?

8. Wie teilen sich Emissionsquellen und Schadstoffemissionen in die Atmosphäre auf?

3.3 Stoffkreisläufe in der Biosphäre . Kohlenstoffkreislauf der Biosphäre. Treibhauseffekt: der Mechanismus des Auftretens und mögliche Konsequenzen.

Die Prozesse der Photosynthese organischer Substanzen dauern Hunderte von Millionen Jahren an. Aber da die Erde ein endlicher physischer Körper ist, sind auch alle chemischen Elemente physikalisch endlich. Über Millionen von Jahren sollten sie, so scheint es, erschöpft sein. Dies geschieht jedoch nicht. Darüber hinaus intensiviert der Mensch diesen Prozess ständig und erhöht die Produktivität der von ihm geschaffenen Ökosysteme.

Alle Stoffe auf unserem Planeten befinden sich im biochemischen Stoffkreislauf. Es gibt 2 Hauptkreise groß oder geologische und klein oder chemisch.

große Schaltung dauert Millionen von Jahren. Darin liegt es Felsen Zerstörung unterliegen, werden die Zerstörungsprodukte durch Wasserströme in die Ozeane getragen oder kehren teilweise mit dem Niederschlag an Land zurück. Die Absenkungsprozesse der Kontinente und die Hebung des Meeresbodens führen seit langem zur Rückführung dieser Stoffe an Land. Und der Prozess beginnt von neuem.

Kleine Schaltung , Teil eines größeren zu sein, tritt auf der Ebene des Ökosystems auf und liegt darin begründet, dass Nährstoffe Böden, Wasser, Kohlenstoff reichern sich in der Substanz von Pflanzen an, werden für den Aufbau des Körpers und Lebensprozesse verbraucht. Die Abbauprodukte der Bodenmikroflora zerfallen wieder zu pflanzenverfügbaren mineralischen Bestandteilen und werden wieder in den Stoffstrom einbezogen.

Als chemische Reaktionen bezeichnet man die Zirkulation von Chemikalien aus der anorganischen Umgebung durch Pflanzen und Tiere zurück in die anorganische Umgebung unter Nutzung der Sonnenenergie biochemischer Kreislauf .

Der komplexe Mechanismus der Evolution auf der Erde wird durch das chemische Element „Kohlenstoff“ bestimmt. Kohlenstoff - Ein wesentlicher Bestandteil von Gesteinen und in Form von Kohlendioxid ist in einem Teil der atmosphärischen Luft enthalten. CO2-Quellen sind Vulkane, Atmung, Waldbrände, Kraftstoffverbrennung, Industrie usw.

Die Atmosphäre tauscht intensiv Kohlendioxid mit den Weltmeeren aus, wo es 60-mal mehr ist als in der Atmosphäre, denn. CO 2 ist gut wasserlöslich (je niedriger die Temperatur, desto höher die Löslichkeit, d. h. in niedrigen Breiten stärker). Der Ozean wirkt wie eine riesige Pumpe: Er nimmt CO 2 in kalten Gebieten auf und „bläst“ es teilweise in den Tropen wieder heraus.

Überschüssiges Kohlenmonoxid im Meer verbindet sich mit Wasser zu Kohlensäure. In Verbindung mit Calcium, Kalium und Natrium bildet es stabile Verbindungen in Form von Carbonaten, die sich am Boden absetzen.

Phytoplankton im Ozean nimmt während der Photosynthese Kohlendioxid auf. Tote Organismen fallen zu Boden und werden Teil des Sedimentgesteins. Dies zeigt das Zusammenspiel von großen und kleinen Stoffkreisläufen.

Kohlenstoff aus dem CO 2 -Molekül während der Photosynthese ist in der Zusammensetzung von Glukose enthalten und dann in der Zusammensetzung komplexerer Verbindungen, aus denen Pflanzen aufgebaut sind. Anschließend werden sie entlang der Nahrungsketten übertragen und bilden das Gewebe aller anderen lebenden Organismen im Ökosystem und werden als Teil von CO 2 an die Umwelt zurückgegeben.

Kohlenstoff ist auch in Öl und Kohle enthalten. Durch das Verbrennen von Kraftstoff schließt eine Person auch den Kreislauf des im Kraftstoff enthaltenen Kohlenstoffs - so geht es biotechnisch Kohlenstoffzyklus.

Die verbleibende Masse an Kohlenstoff findet sich in Karbonatablagerungen des Meeresbodens (1,3-10 t), in Kristallingesteinen (1-10 t), in Kohle und Öl (3,4-10 t). Dieser Kohlenstoff nimmt am ökologischen Kreislauf teil. Das Leben auf der Erde und der Gashaushalt der Atmosphäre wird durch eine relativ geringe Menge Kohlenstoff (5-10 Tonnen) aufrechterhalten.

Dazu gibt es eine weitverbreitete Meinung Erderwärmung und ihre Folgen bedrohen uns durch die industrielle Wärmeerzeugung. Das heißt, alle Energie, die im Alltag, in der Industrie und im Verkehr verbraucht wird, heizt die Erde und die Atmosphäre auf. Einfachste Berechnungen zeigen jedoch, dass die Erwärmung der Erde durch die Sonne um viele Größenordnungen höher ist als die Ergebnisse menschlicher Aktivitäten.

Wissenschaftler halten auch den Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Erdatmosphäre für die wahrscheinliche Ursache der globalen Erwärmung. Er ist es, der das sogenannte verursacht « Treibhauseffekt ».

Was ist Treibhauseffekt ? Wir begegnen diesem Phänomen sehr oft. Es ist bekannt, dass bei gleicher Tagestemperatur die Nachttemperatur je nach Bewölkung unterschiedlich ist. Bewölkung bedeckt die Erde wie eine Decke, und eine bewölkte Nacht ist bei gleicher Tagestemperatur 5-10 Grad wärmer als eine wolkenlose. Wenn jedoch Wolken, die die kleinsten Wassertröpfchen sind, Wärme weder nach außen noch von der Sonne zur Erde zulassen, funktioniert Kohlendioxid wie eine Diode - Wärme von der Sonne kommt zur Erde, aber nicht zurück.

Die Menschheit verbraucht eine riesige Menge an natürlichen Ressourcen, verbrennt immer mehr fossile Brennstoffe, wodurch der Anteil an Kohlendioxid in der Atmosphäre zunimmt und nicht in den Weltraum freigesetzt wird. Infrarotstrahlung von der erhitzten Erdoberfläche, wodurch " Treibhauseffekt". Die Folge eines weiteren Anstiegs der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre kann eine globale Erwärmung und ein Anstieg der Erdtemperatur sein, was wiederum zu Folgen wie dem Abschmelzen von Gletschern und dem Anstieg des Pegels führen wird des Weltmeeres um Dutzende oder sogar Hunderte von Metern, viele Küstenstädte der Welt.

Dies ist ein mögliches Szenario für die Entwicklung von Ereignissen und Folgen der globalen Erwärmung, deren Ursache der Treibhauseffekt ist. Doch selbst wenn alle Gletscher der Antarktis und Grönlands schmelzen, steigt der Pegel des Weltmeeres um maximal 60 Meter. Aber das ist ein extremer, hypothetischer Fall, der nur beim plötzlichen Abschmelzen der Gletscher der Antarktis eintreten kann. Und dazu muss in der Antarktis eine positive Temperatur festgestellt werden, was nur eine Folge einer Katastrophe von planetarischem Ausmaß sein kann (z. B. eine Änderung der Neigung der Erdachse).

Unter den Befürwortern der „Treibhauskatastrophe“ gibt es keine Einigkeit über ihr wahrscheinliches Ausmaß, und die maßgeblichsten von ihnen versprechen nichts Schreckliches. Die Grenzerwärmung kann bei einer Verdopplung der Kohlendioxidkonzentration maximal 4°C betragen. Darüber hinaus ist es wahrscheinlich, dass sich der Meeresspiegel mit der globalen Erwärmung und steigenden Temperaturen nicht ändern oder im Gegenteil sogar abnehmen wird. Schließlich werden mit steigender Temperatur auch die Niederschläge zunehmen, und das Abschmelzen der Gletscherränder kann durch erhöhten Schneefall in ihren zentralen Teilen kompensiert werden.

So wird das Problem des Treibhauseffekts und der dadurch verursachten globalen Erwärmung sowie seiner möglichen Folgen, obwohl es objektiv existiert, heute in der Größenordnung dieser Phänomene deutlich übertrieben. Sie bedürfen in jedem Fall einer sehr gründlichen Recherche und langjährigen Beobachtung.

Ein im Oktober 1985 abgehaltener internationaler Kongress von Klimaforschern widmete sich der Analyse möglicher klimatischer Folgen des Treibhauseffekts. in Villach (Österreich). Die Kongressteilnehmer kamen zu dem Schluss, dass bereits eine leichte Erwärmung des Klimas zu einer spürbaren Zunahme der Verdunstung von der Oberfläche des Weltmeeres führen wird, was zu einer Zunahme der Sommer- und Winterniederschläge über den Kontinenten führen wird. Dieser Anstieg wird nicht einheitlich sein. Es wird berechnet, dass sich ein Streifen quer durch Südeuropa von Spanien bis zur Ukraine erstrecken wird, innerhalb dessen die Niederschlagsmenge gleich bleiben oder sogar leicht abnehmen wird. Nördlich von 50 ° (das ist der Breitengrad von Charkow) wird es sowohl in Europa als auch in Amerika allmählich mit Schwankungen zunehmen, die wir im letzten Jahrzehnt beobachtet haben. Folglich wird der Fluss der Wolga zunehmen, und das Kaspische Meer ist nicht durch einen Rückgang des Pegels bedroht. Dies war das wichtigste wissenschaftliche Argument, das es schließlich ermöglichte, das Projekt aufzugeben, einen Teil des Flusses nördlicher Flüsse auf die Wolga zu übertragen.

Die genauesten und überzeugendsten Daten zu den möglichen Folgen des Treibhauseffekts liefern paläogeographische Rekonstruktionen, die von Spezialisten erstellt wurden, die die geologische Geschichte der Erde in den letzten Millionen Jahren untersucht haben. Schließlich war das Klima der Erde in dieser „jüngsten“ Zeit der Erdgeschichte sehr starken globalen Veränderungen ausgesetzt. In kälteren Epochen als heute bedeckte Kontinentaleis, wie es jetzt die Antarktis und Grönland hält, ganz Kanada und ganz Nordeuropa, einschließlich der Orte, an denen heute Moskau und Kiew stehen. Herden von Rentieren und struppigen Mammuts durchstreiften die Tundra der Krim und Nordkaukasus, dort finden sich nun die Überreste ihrer Skelette. Und während der Zwischeneiszeiten war das Erdklima viel wärmer als heute: kontinentales Eis in Nordamerika und Europa schmolzen sie, in Sibirien taute der Permafrost viele Meter auf, das Meereis verschwand vor unseren Nordküsten, die Waldvegetation breitete sich nach den fossilen Sporen-Pollen-Spektren auf dem Gebiet der modernen Tundra aus. Mächtige Flüsse flossen durch die Ebenen Zentralasiens und füllten das Becken des Aralsees bis zu einer Höhe von plus 72 Metern mit Wasser, viele von ihnen trugen Wasser zum Kaspischen Meer. Die Karakum-Wüste in Turkmenistan besteht aus den verstreuten Sandablagerungen dieser alten Kanäle.

Im Allgemeinen war die physisch-geografische Situation während der warmen Zwischeneiszeiten auf dem gesamten Gebiet der ehemaligen UdSSR günstiger als jetzt. So war es auch in den skandinavischen Ländern und den Ländern Mitteleuropas.

Leider haben sich Geologen, die sich mit der geologischen Geschichte der letzten Millionen Jahre der Entwicklung unseres Planeten befasst haben, bisher nicht mit der Diskussion über das Problem des Treibhauseffekts befasst. Und Geologen könnten bestehende Ideen wertvoll ergänzen. Insbesondere liegt es auf der Hand, dass für eine korrekte Einschätzung der möglichen Folgen des Treibhauseffekts vermehrt paläographische Daten vergangener Epochen signifikanter globaler Klimaerwärmung herangezogen werden sollten. Eine Analyse solcher Daten, die heute bekannt sind, lässt uns glauben, dass der Treibhauseffekt entgegen der landläufigen Meinung keine Katastrophen für die Völker unseres Planeten bringt. Im Gegenteil, in vielen Ländern, einschließlich Russland, wird es günstigere klimatische Bedingungen schaffen als jetzt.

Fragen zur Selbstkontrolle

1. Die Essenz der wichtigsten biochemischen Stoffkreisläufe.

2. Was ist der biochemische Kohlenstoffkreislauf?

3. Was versteht man unter dem Begriff „Treibhauseffekt“ und womit ist er verbunden? Ihre kurze Einschätzung des Problems.

4. Glauben Sie, dass die globale Erwärmung droht? Rechtfertige deine Antwort

Autonome Bildungseinrichtung der höheren Berufsbildung

Leningradsky Staatliche Universität Sie. A. S. Puschkin

BERICHT

Zu diesem Thema:

Wechselwirkung von Lithosphäre, Hydrosphäre und Atmosphäre.

Fakultät für Philologie, Kurs 1

Supervisor: Arzt Biologische Wissenschaften,

Professor Feodor Jefimowitsch Iljin.

Sankt Petersburg-Puschkin

1. Einleitung.

2. Bestandteile der Biosphäre.

3. Wechselwirkung von Atmosphäre, Lithosphäre und Hydrosphäre.

4. Fazit.

5. Quellen.

Einführung.

Umgebung- eine notwendige Bedingung für das Leben und die Tätigkeit der Gesellschaft. Er dient ihm als Lebensraum, wichtigster Rohstofflieferant und hat großen Einfluss auf die geistige Welt der Menschen.

Die natürliche Umwelt war schon immer die Quelle der menschlichen Existenz. Allerdings hat sich die Interaktion zwischen Mensch und Natur unterschiedlich verändert historische Epochen, und die Prozesse, die Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre verbinden, sind konstant.

V. V. Dokuchaev, der das Gesetz der geografischen Zonierung entdeckte, stellte fest, dass in der Natur sechs natürliche Zutaten: Die Erdkruste der Lithosphäre, die Luft der Atmosphäre, das Wasser der Hydrosphäre, die Flora und Fauna der Biosphäre sowie der Boden tauschen ständig Materie und Energie miteinander aus.

Die drei Bestandteile der Biosphäre – die Hydrosphäre, die Atmosphäre und die Lithosphäre – sind eng miteinander verbunden und bilden ein einziges Funktionssystem.

Bestandteile der Biosphäre.

Biosphäre(aus dem Griechischen bios - Leben; sphaire - Ball) - die Hülle der Erde, deren Zusammensetzung, Struktur und Energie durch die kombinierte Aktivität lebender Organismen bestimmt wird.

Die Biosphäre umfasst den oberen Teil der Erdkruste (Boden, Muttergestein), eine Reihe von Gewässern (Hydrosphäre), unterer Teil Atmosphäre (Troposphäre und teilweise Stratosphäre) (Abb. 1). Die Grenzen des Lebensbereichs werden durch die Bedingungen bestimmt, die für die Existenz von Organismen notwendig sind. Die obere Grenze des Lebens ist durch die intensive Konzentration von ultravioletten Strahlen begrenzt, klein Luftdruck und niedrige Temperatur. Nur in der Zone kritischer ökologischer Bedingungen in einer Höhe von 20 km niedere Organismen- Sporen von Bakterien und Pilzen. Hohe Temperatur das Innere der Erdkruste (über 100 °C) begrenzt die untere Grenze des Lebens. Anaerobe Mikroorganismen werden in einer Tiefe von 3 km gefunden.

Die Biosphäre umfasst Teile der Hydrosphäre, Atmosphäre und Lithosphäre.

Hydrosphäre- eine der Schalen der Erde. Es vereint alle freien Gewässer (einschließlich des Weltmeeres, Landgewässer (Flüsse, Seen, Sümpfe, Gletscher), unterirdische Gewässer), die sich unter dem Einfluss von Sonnenenergie und Gravitationskräften von einem Zustand in einen anderen bewegen können. Die Hydrosphäre ist eng mit anderen Erdhüllen verbunden - der Atmosphäre und der Lithosphäre.

Fast die gesamte Masse an Wasserstoff und Sauerstoff ist in der Hydrosphäre konzentriert, ebenso wie Natrium, Kalium, Magnesium, Bor, Schwefel, Chlor und Brom, deren Verbindungen in natürlichen Gewässern gut löslich sind; 88 % der gesamten Kohlenstoffmasse der Biosphäre sind in den Gewässern der Hydrosphäre gelöst. Das Vorhandensein von im Wasser gelösten Stoffen ist eine der Bedingungen für die Existenz von Lebewesen.

Die Fläche der Hydrosphäre beträgt 70,8 % der Erdoberfläche. Der Anteil des Oberflächenwassers in der Hydrosphäre ist sehr gering, aber sie sind äußerst aktiv (im Durchschnitt alle 11 Tage wechselnd), und dies ist der Beginn der Bildung fast aller Süßwasserquellen an Land. Die Süßwassermenge beträgt 2,5 % der Gesamtmenge, während fast zwei Drittel dieses Wassers in den Gletschern der Antarktis, Grönlands, Polarinseln, Eisschollen und Eisbergen enthalten sind. Berggipfel. Das Grundwasser befindet sich in unterschiedlichen Tiefen (bis zu 200 m oder mehr); tiefe unterirdische Grundwasserleiter sind mineralisiert und manchmal salzhaltig. Neben Wasser in der Hydrosphäre selbst, Wasserdampf in der Atmosphäre, Grundwasser in Böden und der Erdkruste gibt es biologisches Wasser in lebenden Organismen. Bei einer Gesamtmasse der lebenden Materie in der Biosphäre von 1400 Milliarden Tonnen beträgt die Masse des biologischen Wassers 80 % oder 1120 Milliarden Tonnen.

Der überwiegende Teil des Hydrosphärenwassers konzentriert sich im Weltozean, der das wichtigste Schließglied im Wasserkreislauf in der Natur darstellt. Es gibt den größten Teil der verdunstenden Feuchtigkeit an die Atmosphäre ab.

Lithosphäre der Erde besteht aus zwei Schichten: der Erdkruste und einem Teil des oberen Erdmantels. Die Erdkruste ist die äußerste feste Hülle der Erde. Die Kruste ist keine einzigartige Formation, die nur der Erde eigen ist, weil. auf den meisten Planeten gefunden terrestrische Gruppe, der Erdtrabant - der Mond und die Satelliten der Riesenplaneten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Allerdings gibt es nur auf der Erde zwei Arten von Kruste: ozeanische und kontinentale.

Ozeanische Kruste besteht aus drei Schichten: oberes Sediment, mittlerer Basalt und unterer Gabbro-Serpentinit, der bis vor kurzem in der Zusammensetzung von Basalt enthalten war. Seine Dicke reicht von 2 km in den Zonen der mittelozeanischen Rücken bis zu 130 km in Subduktionszonen, wo Ozeanische Kruste stürzt in den Mantel.

Die Sedimentschicht besteht aus Sand, Ablagerungen von Tierresten und ausgefällten Mineralien. An seiner Basis treten häufig dünne metallhaltige Sedimente auf, die entlang des Streichens nicht konsistent sind und überwiegend Eisenoxide enthalten.

Die Basaltschicht im oberen Teil besteht aus tholeiitischer Basaltlava, die deswegen auch Kissenlava genannt wird charakteristische Form. Es ist an vielen Stellen neben den mittelozeanischen Rücken freigelegt.

Die Gabbro-Serpentinit-Schicht liegt direkt über dem oberen Erdmantel.

kontinentale Kruste, wie der Name schon sagt, liegt unter den Kontinenten der Erde und große Inseln. Wie die ozeanische Kontinentalkruste besteht sie aus drei Schichten: obere Sedimentschichten, mittlere Granitschichten und untere Basaltschichten. Die Dicke dieser Art von Kruste unter jungen Bergen erreicht 75 km, unter Ebenen 35 bis 45 km, unter Inselbögen reduziert sie sich auf 20-25 km.

Die Sedimentschicht der kontinentalen Kruste besteht aus: Tonablagerungen und Karbonaten flacher Meeresbecken.

Die Granitschicht der Erdkruste entsteht durch das Eindringen von Magma in Risse in der Erdkruste. Bestehend aus Kieselsäure, Aluminium und anderen Mineralien. In Tiefen von 15-20 km wird oft die Konrad-Grenze verfolgt, die die Granit- und Basaltschichten trennt.

Die Basaltschicht entsteht während des Ausströmens basischer (Basalt-)Laven auf die Landoberfläche in Zonen mit Magmatismus innerhalb der Platte. Basalt ist schwerer als Granit und enthält mehr Eisen, Magnesium und Kalzium.

Gesamtgewicht Die Erdkruste wird auf 2,8 × 1019 Tonnen geschätzt, was nur 0,473 % der Masse des gesamten Planeten Erde entspricht.

Die Schicht unter der Erdkruste wird Mantel genannt. Von unten wird die Erdkruste vom oberen Mantel durch die Mohorovic- oder Moho-Grenze getrennt, die 1909 vom kroatischen Geophysiker und Seismologen Andrei Mohorovic festgelegt wurde.

Mantel Sie wird durch die Golitsyn-Schicht in eine obere und eine untere Schicht geteilt, deren Grenze in etwa 670 km Tiefe verläuft. Innerhalb des oberen Mantels sticht die Asthenosphäre hervor - eine Lamellenschicht, in der die Geschwindigkeiten seismischer Wellen abnehmen.

Die Lithosphäre der Erde ist in Plattformen unterteilt. Plattformen- Dies sind relativ stabile Bereiche der Erdkruste. Sie entstehen an der Stelle vormals vorhandener hochmobiler Faltstrukturen, die während der Schließung geosynklinaler Systeme entstanden sind, durch deren sukzessive Umwandlung in tektonisch stabile Gebiete.

Lithosphärenplattformen erleben vertikal oszillierende Bewegungen: nach oben oder unten gehen. Ähnliche Bewegungen sind mit denen verbunden, die während des gesamten Vorgangs wiederholt auftraten geologische Geschichte Länder der Überschreitung und des Rückgangs des Meeres.

In Zentralasien ist die Bildung der Gebirgsgürtel Zentralasiens: Tien Shan, Altai, Sayan usw. mit den jüngsten tektonischen Bewegungen der Plattformen verbunden. Solche Berge werden als wiederbelebt bezeichnet (Epiplattformen oder orogene Epiplattformgürtel oder sekundäre Orogene). Sie werden während Orrogenese-Epochen in Gebieten neben geosynklinalen Gürteln gebildet.

Atmosphäre- die gasförmige Hülle, die den Planeten Erde umgibt, eine der Geosphären. Seine innere Oberfläche bedeckt die Hydrosphäre und teilweise die Erdkruste, während seine äußere Oberfläche an den erdnahen Teil des Weltraums grenzt. Als Atmosphäre wird der Bereich um die Erde bezeichnet, in dem sich gasförmige Umgebung dreht sich zusammen mit der Erde als Ganzes; Mit dieser Definition geht die Atmosphäre allmählich in den interplanetaren Raum über, in der Exosphäre, die in einer Höhe von etwa 1000 km von der Erdoberfläche beginnt, kann die Grenze der Atmosphäre auch bedingt entlang einer Höhe von 1300 km gezogen werden.

Die Atmosphäre der Erde entstand durch zwei Prozesse: die Verdunstung der Substanz kosmischer Körper beim Fall auf die Erde und die Freisetzung von Gasen bei Vulkanausbrüchen (Entgasung des Erdmantels). Mit der Trennung der Ozeane und der Entstehung der Biosphäre veränderte sich die Atmosphäre durch Gasaustausch mit Wasser, Pflanzen, Tieren und deren Abbauprodukten in Böden und Sümpfen.

Derzeit besteht die Erdatmosphäre hauptsächlich aus Gasen und verschiedenen Verunreinigungen (Staub, Wassertropfen, Eiskristalle, Meersalze, Verbrennungsprodukte). Die Konzentration von Gasen, aus denen die Atmosphäre besteht, ist nahezu konstant, mit Ausnahme von Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2).

Atmosphärische Schichten: 1 Troposphäre, 2 Tropopause, 3 Stratosphäre, 4 Stratopause, 5 Mesosphäre, 6 Mesopause, 7 Thermosphäre, 8 Thermopause

Die Ozonschicht ist ein Teil der Stratosphäre in einer Höhe von 12 bis 50 km (in tropischen Breiten 25–30 km, in gemäßigten Breiten 20–25, in polaren 15–20), mit dem höchsten Ozongehalt, der dadurch gebildet wird Exposition gegenüber UV-Strahlung Sonne auf molekularem Sauerstoff (O2). Gleichzeitig mit größte Intensität, gerade aufgrund der Dissoziationsprozesse von Sauerstoff, dessen Atome dann Ozon (O3) bilden, erfolgt die Absorption des nahen (bis zum sichtbaren Licht) Teils des Ultravioletts des Sonnenspektrums. Darüber hinaus führt die Dissoziation von Ozon unter dem Einfluss von ultravioletter Strahlung zur Absorption seines härtesten Teils.