Maan vaippa- "kiinteän" maan kuori, joka sijaitsee maankuoren ja maan ytimen välissä. Se vie 83 % maapallon tilavuudesta (ilman ilmakehää) ja 67 % massasta.

Sen erottaa maankuoresta Mohorovic-pinta, jolla pituussuuntainen nopeus seismiset aallot siirryttäessä maankuoresta maan vaippaan se kasvaa äkillisesti 6,7-7,6:sta 7,9-8,2 km/s:iin; Vaipan erottaa maan ytimestä pinta (noin 2900 km:n syvyydessä), jossa seismisten aaltojen nopeus laskee 13,6:sta 8,1 km/s:iin. Maan vaippa on jaettu ala- ja ylävaippaan. Jälkimmäinen puolestaan ​​on jaettu (ylhäältä alas) substraattiin, Gutenberg-kerrokseen (alhaisten seismisten aallonopeuksien kerros) ja Golitsyn-kerrokseen (jota joskus kutsutaan keskivaipaksi). Maan vaipan juurella erotetaan alle 100 km paksu kerros, jossa seismisten aaltojen nopeudet eivät kasva syvyyden myötä tai pienenevät edes hieman.

Oletetaan, että Maan vaippa koostuu niistä kemiallisista alkuaineista, jotka olivat sisällä kiinteässä tilassa tai olivat osa kiinteitä kemiallisia yhdisteitä. Näistä alkuaineista O, Si, Mg, Fe hallitsevat. Mukaan moderneja ideoita, Maan vaipan koostumuksen katsotaan olevan lähellä koostumusta kivimeteoriitit. Kivisistä meteoriiteista kondriitit ovat koostumukseltaan lähinnä Maan vaippaa. Oletetaan, että vaippa-aineen suorat näytteet ovat maan pinnalle tuotuja basaltilaavan joukossa olevia kivikappaleita; niitä löytyy myös yhdessä timanttien kanssa räjähdysputkista. Uskotaan myös, että ruoppauksen nostamat kallionpalaset Mid-Ocean Ridgesin halkeamien pohjalta ovat vaipan ainetta.

ominaispiirre Maan vaippa on ilmeisesti vaihesiirrot. Kokeellisesti on todettu, että oliviinissa korkean paineen alaisena kidehilan rakenne muuttuu, syntyy tiheämpää atomipakkausta, jolloin mineraalin tilavuus pienenee huomattavasti. Kvartsissa tällainen faasimuutos havaitaan kahdesti paineen kasvaessa; tihein muunnelma on 65 °C tiheämpi kuin tavallinen kvartsi. Tällaisten faasisiirtymien uskotaan olevan tärkein syy siihen, miksi seismisten aaltojen nopeudet Golitsyn-kerroksessa kasvavat erittäin nopeasti syvyyden myötä.

Ylävaippa yksi kuorista maapallo, suoraan alla maankuoren. Sen erottaa viimeisestä Mohorovichista pinta, joka sijaitsee mantereiden alla 20–80 km:n syvyydessä (keskimäärin 35 km) ja valtamerten alla 11–15 km:n syvyydessä vedenpinnasta. Seismisen aallon nopeus (käytetään epäsuorana menetelmänä tutkimiseen sisäinen rakenne Maa) kasvaa siirtymävaiheessa maankuoresta ylempään vaippaan asteittain noin 7 - 8 km/s. ). 400-900 kilometrin syvyydessä olevaa vyöhykettä kutsutaan Golitsyn-kerrokseksi. Ylävaippa koostuu luultavasti granaattiperidotiiteista, joihin on lisätty eklogiitin yläosassa.

Eclogite on metamorfinen kivi, joka koostuu pyrokseenista, jossa on runsaasti kvartsia ja rutiilia (mineraali, joka sisältää raudan, tinan, niobiumin ja tantaalin TiO 2 -seoksen - 60 % titaania ja 40 % happea).

Tärkeä ominaisuus ylemmän vaipan rakenteet - alhaisten seismisten aallonopeuksien vyöhykkeen läsnäolo. Ylävaipan rakenteessa on eroja eri tektonisten vyöhykkeiden alla, esimerkiksi geosynkliinien ja tasojen alla. Ylävaipassa kehittyy prosesseja, jotka ovat tektonisten, magmaattisten ja metamorfisten ilmiöiden lähde maankuoressa. Monissa tektonisissa hypoteeseissa ylempi vaippa on osoitettu tärkeä rooli; esimerkiksi oletetaan, että maankuori muodostui sulamalla ylävaipan aineesta , että tektoniset liikkeet liittyvät liikkeisiin vaipan yläosassa; Yleensä uskotaan, että maapallon vaippa koostuu lähes kokonaan oliviinista [(Mg, Fe) 2 SiO 4 ], jossa magnesiumkomponentti (forsteriitti) on vahvasti hallitseva, mutta syvemmin ehkä rautakomponentin (fayaliitti) osuus. ) kasvaa. Australialainen petrografi Ringwood ehdottaa, että Maan vaippa koostuu hypoteettisesta kalliosta, jota hän kutsui pyroliitiksi ja joka koostumukseltaan vastaa seosta, jossa on 3 osaa periodiittia ja yksi osa basalttia. Teoreettiset laskelmat osoittavat, että maapallon alavaipan mineraalien pitäisi hajota oksideiksi. 1900-luvun 70-luvun alussa ilmestyi myös tietoja, jotka osoittavat horisontaalisten epähomogeenisuuksien esiintymistä Maan vaipassa.

Ei ole epäilystäkään siitä, että maankuori erottui maan vaipasta; Maan vaipan erilaistumisprosessi jatkuu tänään. Oletetaan, että Maan ydin kasvaa maan vaipan ansiosta. Maankuoren ja maan vaipan prosessit liittyvät läheisesti toisiinsa; erityisesti maankuoren tektonisten liikkeiden energia näyttää tulevan maan vaipasta.

Maan alempi vaippa- Maan vaipan erottamaton osa, joka ulottuu 660 syvyydestä (ylemmän vaipan raja) 2900 km:iin. Alavaipan laskennallinen paine on 24-136 GPa ja alavaipan materiaalia ei ole saatavilla suoraan tutkittavaksi.

Alemmassa vaipassa on kerros (kerros D), jossa seismisten aaltojen nopeus on poikkeuksellisen alhainen ja jossa on vaaka- ja pystysuorat epähomogeenisuudet. Oletetaan, että se muodostuu Fe:n ja Ni:n tunkeutumisesta ylöspäin silikaateiksi, jotka nämä virtaukset sulavat. Tämä on erittäin tärkeää, sillä jotkut tutkijat uskovat, että subduktiolevyn osat kerääntyvät 660 km:n päähän rajasta, ja ne muuttuvat eksponentiaalisesti raskaammiksi ja uppoavat ytimeen ja kerääntyvät D-kerrokseen.

Maankuori- Maan kiinteistä kuorista uloin. Maankuoren alarajaa pidetään rajapinnana, jonka kulkiessa ylhäältä alas pitkittäiset seismiset aallot lisäävät äkillisesti nopeutta 6,7-7,6 km/s:sta 7,9-8,2 km/s:iin (katso Mohorovicin pinta) . Tämä on merkki muutoksesta vähemmän joustavasta materiaalista joustavampaan ja tiheämpään materiaaliin. Maankuoren alla olevaa ylemmän vaipan kerrosta kutsutaan usein alustaksi. Yhdessä maankuoren kanssa se muodostaa litosfäärin. Maankuori on erilainen mantereilla ja valtameren alla. Mannerkuoren paksuus on yleensä 35-45 km, vuoristomaiden alueilla jopa 70 km. Mannerkuoren yläosa muodostuu epäjatkuvasta sedimenttikerroksesta, joka koostuu eri-ikäisistä muuttumattomista tai hieman muuttuneista sedimentti- ja vulkaanisista kiviaineksista. Kerrokset ovat usein rypistyneet taitoksiksi, repeytyneet ja siirtyneet rakoa pitkin. Joissakin paikoissa (kilpeissä) sedimenttikuori puuttuu. Mannerkuoren loput paksuudesta on jaettu seismisten aaltojen nopeuksien mukaan kahteen osaan, joilla on tavanomaiset nimet: ylemmälle osalle - "graniitti" kerros (nopeus pitkittäiset aallot jopa 6,4 km / s), alemmalle - "basaltti"-kerrokselle (6,4-7,6 km / s). Ilmeisesti "graniitti"-kerros koostuu graniiteista ja gneisseistä, ja "basaltti"-kerros koostuu basalteista, gabbrosta ja erittäin voimakkaasti metamorfoituneet sedimenttikivistä erilaisia ​​suhteita. Näitä kahta kerrosta erottaa usein Konrad-pinta, jonka siirtymäkohdassa seismiset aallonnopeudet kasvavat äkillisesti. Ilmeisesti piidioksidin pitoisuus laskee maankuoren syvyyden myötä ja rauta- ja magnesiumoksidipitoisuus kasvaa; myös sisällä lisää tämä tapahtuu siirtymisen aikana maankuoresta alustaan.

Valtameren kuoren paksuus on 5-10 km (yhdessä vesipatsaan kanssa - 9-12 km). Se on jaettu kolmeen kerrokseen: ohuen (alle 1 km) merisedimenttikerroksen alla on "toinen" kerros, jonka pituussuuntaiset seismiset aallon nopeudet ovat 4-6 km/s; sen paksuus on 1-2,5 km. Se koostuu luultavasti serpentiniitistä ja basaltista, mahdollisesti sedimenttien välikerroksista. Alemman, "valtameren" kerroksen, jonka keskimääräinen paksuus on noin 5 km, seismisen aallon nopeus on 6,4-7,0 km/s; se luultavasti koostuu gabbrosta. Sedimenttikerroksen paksuus valtameren pohjassa vaihtelee, paikoin ei ole ollenkaan. Siirtymävyöhykkeellä mantereesta valtamereen havaitaan keskityyppinen kuori.

Maankuori on jatkuvan liikkeen ja muutoksen alainen. Hänessä peruuttamaton kehitys liikkuvat alueet - geosynclines - muuttuvat pitkäaikaisten muutosten kautta suhteellisen rauhallisiksi alueiksi - tasoiksi. On olemassa useita tektonisia hypoteeseja, jotka selittävät geosynkliinien ja tasojen, maanosien ja valtamerten kehitysprosessia ja syitä maankuoren kehitykseen kokonaisuutena. Epäilemättä tärkeimmät syyt maankuoren kehitykseen ovat muissa syvät suolet Maapallo; siksi maankuoren ja ylemmän vaipan välisen vuorovaikutuksen tutkiminen on erityisen kiinnostavaa.

Maankuori on lähellä isostaasitilaa (tasapainoa): mitä raskaampi eli mitä paksumpi tai tiheämpi jokin maankuoren osa on, sitä syvemmälle se on upotettu alustaan. Tektoniset voimat rikkovat isostaasin, mutta heikentyessään maankuori palaa tasapainoon.

Kuva 25 - Maankuori

Maan ydin - Keskigeosfääri, jonka säde on noin 3470 km. Maan ytimen olemassaolon totesi vuonna 1897 saksalainen seismologi E. Wiechert, ja syvyyden (2 900 km) määritti vuonna 1910 amerikkalainen geofyysikko B. Gutenberg. Maan ytimen koostumuksesta ja sen alkuperästä ei ole yksimielisyyttä. Ehkä se koostuu raudasta (seoksena nikkeliä, rikkiä, piitä tai muita alkuaineita) tai sen oksideja, jotka saavat metallisia ominaisuuksia korkeassa paineessa. On olemassa mielipiteitä, että ydin muodostui primäärisen Maan painovoiman erilaistumisesta sen kasvun aikana tai myöhemmin (ensimmäisenä ilmauksena norjalainen geofyysikko V.M. Orovan ja Neuvostoliiton tiedemies A.P. Vinogradov, 60-70-luvut).

Mohorovic pinta - Maankuoren ja Maan vaipan rajapinta Mohorovichin pinta määritettiin seismisistä tiedoista: pituussuuntaisten seismisten aaltojen nopeus siirtymisen aikana (ylhäältä alas) Mohorovichin pinnan läpi kasvaa äkillisesti 6,7-7,6 kilometristä 7,9-8,2 kilometriin / s , ja poikittais - 3,6-4,2 - 4,4-4,7 km / s. Erilaiset geofysikaaliset, geologiset ja muut tiedot osoittavat, että myös aineen tiheys kasvaa äkillisesti, oletettavasti 2,9-3:sta 3,1-3,5 t/m 3 :een. On todennäköisintä, että Mohorovic-pinta erottaa eri kerroksia kemiallinen koostumus. Mohorovichićin pinta on nimetty sen löytäneen A. Mohorovichićin mukaan.

Kolmesta ensimmäisestä geosfääristä johtava rooli epäilemättä kuuluu maankuorelle, koska sen kokonaismassa on monta kertaa suurempi kuin kahden muun kuoren kokonaismassa. Näin ollen tietojen yhden tai toisen kemiallisen alkuaineen suhteellisesta pitoisuudesta maankuoressa voidaan katsoa suurelta osin heijastavan sen sisältöä koko biosfäärissä.

Maan ulompi kova kuori - maankuori koostuu yli 99 % vain 9 pääalkuaineesta: 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 %). Yhteensä - 99,48%. Näistä happi on ehdottomasti hallitseva. Näet selvästi, kuinka paljon on jäljellä kaikille muille elementeille. Tämä on painon mukaan, toisin sanoen painoprosentteina.

On olemassa toinenkin arviointivaihtoehto - tilavuuden mukaan (tilavuusprosentti). Se lasketaan ottaen huomioon atomien koot ja ionisäteet tietyissä näiden alkuaineiden muodostamissa mineraaliyhdisteissä. Maankuoren yleisimpien alkuaineiden pitoisuudet tilavuusprosentteina ovat (V.M. Goldshmidtin mukaan): 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%.

Melko merkittävät erot kemiallisten alkuaineiden atomien jakautumisessa painon ja tilavuuden mukaan ovat ilmeisiä: Al:n ja erityisesti Si:n suhteellisen pitoisuuden jyrkkä lasku (niiden atomien pienestä koosta johtuen ja piille vielä enemmän ioneja sen happiyhdisteissä) korostuu vielä selvemmin hapen johtavaa roolia litosfäärissä.

Samalla paljastettiin "poikkeavuuksia" joidenkin litosfäärin elementtien sisällössä:

kevyimpien alkuaineiden (Li, Be, B) runsauden "pudotus" selittyy nukleosynteesiprosessin erityispiirteillä (vallitseva hiilen muodostuminen kolmen heliumytimen yhdistämisen seurauksena kerralla); suhteellisesti korkea sisältö alkuaineita, jotka ovat radioaktiivisen hajoamisen tuotteita (Pb, Bi ja myös Ar inerttien kaasujen joukossa).

Maan olosuhteissa kahden muun alkuaineen, H:n ja He:n, määrä on poikkeuksellisen alhainen. Tämä johtuu niiden "volatiliteetista". Molemmat näistä alkuaineista ovat kaasuja ja lisäksi kevyimpiä. Niin atomi vety ja heliumilla on taipumus siirtyä ilmakehän ylempiin kerroksiin, ja sieltä ne hajoavat ulkoavaruuteen, jottei niitä pidä Maan painovoimasta. Vetyä ei ole vielä täysin kadonnut, koska suurin osa siitä on osa kemiallisia yhdisteitä - vettä, hydroksideja, hiilikarbonaatteja, hydrosilikaatteja, orgaanisia yhdisteitä jne. Ja heliumia, joka on inertti kaasu, muodostuu jatkuvasti radioaktiivisen hajoamisen tuotteena. raskaista atomeista.

Näin ollen maankuori on pohjimmiltaan happianionien paketti, sidottu ystävä muiden pii- ja metalli-ionien kanssa, ts. se koostuu lähes yksinomaan happiyhdisteistä, pääasiassa alumiinista, kalsiumista, magnesiumista, natriumista, kaliumista ja rautasilikaateista. Samaan aikaan, kuten jo tiedät, jopa alkuaineet muodostavat 86,5 % litosfääristä.

Yleisimpiä alkuaineita kutsutaan makroravinteiksi.

Alkuaineita, joiden pitoisuus on prosentin sadasosia tai vähemmän, kutsutaan mikroelementeiksi. Tämä käsite on suhteellinen, koska tietty alkuaine voi yhdessä ympäristössä olla mikroelementti ja toisessa se voidaan luokitella perusaineeksi, ts. makroelementit (Esimerkiksi Al organismeissa on hivenaine, ja litosfäärissä se on makroelementti, maaperän rauta on makroelementti ja elävissä organismeissa se on hivenaine).

Ilmaisemaan tietyn elementin sisällön määrää tietyssä ympäristössä, käytetään käsitettä "clark". Tämä termi liittyy nimeen F.U. Clark, yhdysvaltalainen geokemisti, joka ryhtyi ensimmäisenä laajan analyyttisen materiaalin perusteella laskemaan kemiallisten alkuaineiden keskimääräisiä pitoisuuksia erilaisia ​​tyyppejä kivissä ja litosfäärissä kokonaisuudessaan. Hänen panoksensa muistoksi A.E. Fersman ehdotti vuonna 1924, että minkä tahansa tietyn alkuaineen keskimääräistä pitoisuutta tietyssä materiaaliväliaineessa kutsuttaisiin tämän kemiallisen alkuaineen clarkeksi. Clarken yksikkö on g/t (koska on hankalaa käyttää prosenttiarvoja useiden alkuaineiden alhaisilla clarkeilla).

Suurin osa haastava tehtävä on clarkin määritelmä litosfäärille kokonaisuudessaan, koska sen rakenne on hyvin.

Kivien sisällä silikaattien jakautuminen happamiin ja emäksisiin.

Li:n, Be:n, Rb:n, TR:n, Ba:n, Tl:n, Th:n, U:n ja Ta:n pitoisuudet ovat suhteellisen korkeat happamissa.

Tärkeimmät ovat Cr, Sc, Ni, V, Co, Pt.

Annamme clarkin järjestyksen erilaisia ​​elementtejä mukaan V.F. Barabanov:

Yli 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.

Tämän asteikon mukaan alkuaineita, joiden clarks on yli 1000 g/t, kutsutaan makroelementeiksi. Ne, joilla on pienempi clarks, ovat hivenaineita.

Clarks-kirjanpito on ehdottoman välttämätöntä oikea ymmärrys kemiallisten alkuaineiden migraatioprosessien mallit. Alkuaineiden erilaisella jakautumisella luonnossa on väistämätön seuraus monille niistä, merkittävien erojen esiintyminen niiden käyttäytymisessä laboratorio-olosuhteissa ja luonnossa. Clarken pienentyessä elementin aktiivinen konsentraatio laskee, ja on mahdotonta saostaa itsenäistä kiinteä faasi vesiliuoksista ja muista itsenäisten mineraalilajien muodostamismenetelmistä. Siksi kyky itsenäiseen mineraalien muodostumiseen ei riipu vain elementin kemiallisista ominaisuuksista, vaan myös sen clarkista.

Esimerkkejä: S ja Se ovat kemiallisesti täydellisiä analogeja ja niiden käyttäytyminen luonnollisia prosesseja eri. S on monien luonnollisten prosessien johtava elementti. Rikkivedyllä on tärkeä rooli kemiallisia prosesseja esiintyy pohjasedimentissä ja maankuoren syvyyksissä useiden metallien kerrostumien muodostuessa. Rikki muodostaa itsenäisiä mineraaleja (sulfideja, sulfaatteja). Vetyselenidillä ei ole merkittävää roolia luonnollisissa prosesseissa. Seleeni on dispergoituneessa tilassa muiden alkuaineiden muodostamissa mineraaleissa epäpuhtautena. Erot K:n ja Cs:n, Si:n ja Ge:n välillä ovat samanlaiset.

Yksi suuria eroja geokemia kemiasta siinä mielessä, että geokemia ottaa huomioon vain ne kemialliset vuorovaikutukset, jotka toteutuvat tietyssä luonnolliset olosuhteet. Lisäksi clarkien laskeminen (mukaan vähintään niiden tilaukset) on tässä mielessä ensisijainen vaatimus kaikille geokemiallisille rakenteille.

On olemassa, ja jopa melko yleisiä, itsenäisiä mineraalifaaseja useista alkuaineista, joilla on alhainen klari. Syynä on se, että luonnossa on mekanismeja, jotka mahdollistavat tiettyjen alkuaineiden kohonneiden pitoisuuksien muodostumisen, minkä seurauksena niiden pitoisuus joillakin alueilla voi olla monta kertaa suurempi kuin clarke-aineilla. Siksi alkuaineen clarken lisäksi on otettava huomioon sen pitoisuuden arvo verrattuna clarke-pitoisuuteen.

Klarken pitoisuus on tietyn luonnonmateriaalin (kiven jne.) kemiallisen alkuaineen pitoisuuden suhde sen clarkeen.

Esimerkkejä joidenkin kemiallisten alkuaineiden pitoisuuskertoimista niiden malmiesiintymissä: Al - 3,7; Mn - 350; Cu - 140; Sn - 250; Zn - 500; Au-2000.

Tämän perusteella elementit, joissa on alhainen clark, jaetaan kahteen laadullisesti jo tuntemaanne osaan erilaisia ​​ryhmiä. Niitä, joiden jakautumiselle ei ole ominaista korkeat QC-arvot, kutsutaan hajallaan(Rb, Ga, Re, Cd jne.). Pystyy muotoilemaan kohonneet pitoisuudet korkeilla QC-arvoilla - harvinainen(Sn, Be jne.).

Erot saavutetuissa QC-arvoissa johtuvat eri rooli tietyt elementit ihmiskunnan aineellisen ja teknisen toiminnan historiassa (antiikista lähtien tunnetut metallit alhaisilla clarksilla Au, Cu, Sn, Pb, Hg, Ag ... - ja yleisempiä Al, Zr ...).

Iso rooli alkuaineiden keskittymis- ja hajoamisprosesseissa maankuoressa esiintyy isomorfismia - elementtien kykyä korvata toisiaan mineraalin rakenteessa. Isomorfismi on samanlaisten ominaisuuksien omaavien kemiallisten alkuaineiden kykyä korvata toisiaan vaihtelevissa määrin kidehiloissa. Tietenkin se ei ole ominaista vain mikroelementeille. Mutta juuri heille, erityisesti hajallaan oleville elementeille, se hankkii johtava arvo päätekijänä niiden jakautumisen säännöllisyydessä. Erotetaan täydellinen isomorfismi - kun vaihdettavat elementit voivat korvata toisiaan missä tahansa suhteessa (rajoitettuna vain näiden elementtien sisältösuhteiden systeemissä) ja epätäydelliseen - kun korvaaminen on mahdollista vain tiettyihin rajoihin asti. Luonnollisesti mitä lähempänä Kemialliset ominaisuudet, sitä täydellisempi isomorfismi.

Erotetaan isovalentti ja heterovalenttinen isomorfismi.

Tyypin yleisyys kemiallinen sidos- mitä kemistit kutsuvat ionisuusasteeksi - kovalentiksi. Esimerkki: kloridit ja sulfidit eivät ole isomorfisia, mutta sulfaatit manganaattien kanssa ovat isomorfisia.

Isovalenttisen isomorfismin mekanismi. Muodostuneiden yhdisteiden ja muodostuneen kidehilan kemiallisen kaavan yhtenäisyys. Eli jos rubidium pystyy mahdollisesti muodostamaan yhdisteitä samoilla alkuaineilla kuin kalium, ja tällaisten yhdisteiden kiderakenne on samaa tyyppiä, rubidiumatomit voivat korvata kaliumatomeja sen yhdisteissä.

Kemiallisten alkuaineiden jako makro- ja mikroelementeiksi ja jälkimmäiset harvinaisiksi ja hajallaan oleviksi hyvin tärkeä, koska luonnossa eivät kaikki kemiallisia alkuaineita muodossa itseyhteydet. Tämä on tyypillistä pääasiassa alkuaineille, joilla on korkea clark tai alhainen clark, mutta jotka kykenevät muodostamaan paikallisesti korkeita pitoisuuksia (eli harvinaisia).

Luonnossa oleminen diffuusitilassa ja kaikkialla (vain eri pitoisuuksina) on kaikkien kemiallisten alkuaineiden ominaisuus. Tämän tosiasian totesi ensimmäisenä V.I. Vernadsky, ja hän sai Vernadskylta nimen kemiallisten alkuaineiden sirontalaki. Mutta osa alkuaineista pystyy esiintymään luonnossa sen lisäksi, että ne ovat hajallaan toisessa muodossa - kemiallisten yhdisteiden muodossa. Ja alkuaineita, joilla on alhainen pitoisuus, on vain diffuusimuodossa.

Heterovalentin isomorfismin mekanismi hieman monimutkaisempi. Ensimmäistä kertaa tämäntyyppisen isomorfismin esiintyminen herätti huomion 1800-luvun lopulla. G. Chermak. Hän osoitti sen hyvin monimutkaiseksi kemialliset kaavat, jotka on saatu useimmille silikaattiluokan mineraaliyhdisteille, ovat sellaisia ​​juuri heterovalentin isomorfismin vuoksi, kun kokonaiset atomiryhmät korvaavat toisiaan. Tämän tyyppinen isomorfismi on hyvin tyypillistä silikaattiyhdisteille.

Muita vaihtoehtoja hajallaan olevien alkuaineiden atomien löytämiseksi maankuoresta ovat niiden sijainti kidehilan vioissa, sen onteloissa sekä sorboituneessa tilassa muiden hiukkasten, mukaan lukien kolloidisten, pinnalla.

Jotta voimme määrittää biosfäärin perusominaisuudet, meidän on ensin ymmärrettävä, mitä olemme tekemisissä. Mikä on sen organisaation ja olemassaolon muoto? Miten se toimii ja on vuorovaikutuksessa ulkomaailman kanssa? Lopulta mitä se on?

Termin ilmestymisestä 1800-luvun lopulla biogeokemistin ja filosofin V.I.:n kokonaisvaltaisen opin luomiseen. Vernadsky, "biosfäärin" käsitteen määritelmä on kokenut merkittäviä muutoksia. Se on siirtynyt paikan tai alueen luokasta, jossa elävät organismit elävät järjestelmän luokkaan, joka koostuu elementeistä tai osista, jotka toimivat tietyt säännöt saavutuksen vuoksi tietty tarkoitus. Se, miten biosfääriä tarkastellaan, riippuu siitä, mitä ominaisuuksia sillä on.

Termi perustuu antiikin kreikkalaisiin sanoihin: βιος - elämä ja σφαρα - pallo tai pallo. Eli se on jokin maapallon kuori, jossa on elämää. Maapallo itsenäisenä planeetana syntyi tutkijoiden mukaan noin 4,5 miljardia vuotta sitten, ja miljardi vuotta myöhemmin sille ilmestyi elämä.

Arkeinen, proterotsoinen ja fanerotsooinen eon. Eonit koostuvat aikakausista. Jälkimmäinen koostuu paleotsoisesta, mesozoisesta ja kenotsoisesta. Aikoja aikakausilta. Cenozoic paleogeenista ja neogeenistä. Aikoja aikakausilta. Nykyinen - holoseeni - alkoi 11,7 tuhatta vuotta sitten.

Reunat ja leviämisen kerrokset

Biosfäärissä on pystysuora ja vaakasuora jakautuminen. Vertikaalisesti se on perinteisesti jaettu kolmeen kerrokseen, joissa on elämää. Nämä ovat litosfääri, hydrosfääri ja ilmakehä. Litosfäärin alaraja ulottuu 7,5 kilometrin etäisyydelle maan pinnasta. Hydrosfääri sijaitsee litosfäärin ja ilmakehän välissä. Sen suurin syvyys on 11 km. Ilmakehä peittää planeetan ylhäältä ja elämää siinä on oletettavasti jopa 20 km:n korkeudessa.

Pystysuorien kerrosten lisäksi biosfäärissä on vaakasuora jako tai vyöhykejako. Tämä muutos luonnollinen ympäristö Maan päiväntasaajalta sen napoille. Planeetta on pallon muotoinen ja siksi sen pinnalle tuleva valon ja lämmön määrä on erilainen. Suurimmat vyöhykkeet ovat maantieteellisiä vyöhykkeitä. Päiväntasaajalta alkaen se menee ensin päiväntasaajan yläpuolelle, trooppisen yläpuolelle, sitten lauhkean vyöhykkeen ja lopuksi lähellä napoja - arktista tai antarktista. Vyöt ovat sisällä luonnonalueita: metsät, arot, aavikot, tundra ja niin edelleen. Nämä vyöhykkeet ovat ominaisia ​​paitsi maalle myös valtamerille. AT vaakasuora järjestely biosfäärillä on oma korkeus. Sen määrää litosfäärin pintarakenne ja se eroaa vuoren juuresta sen huipulle.

Tähän mennessä planeettamme kasvistossa ja eläimistössä on noin 3 000 000 lajia, ja tämä on vain 5% niiden lajien kokonaismäärästä, jotka ovat onnistuneet "elämään" maan päällä. Noin 1,5 miljoonaa eläinlajia ja 0,5 miljoonaa kasvilajia on löytänyt kuvauksensa tieteestä. Maapallolla ei ole vain kuvaamattomia lajeja, vaan myös tutkimattomia alueita, joiden lajisisältöä ei tunneta.

Biosfäärillä on siis ajallinen ja tilallinen ominaisuus, ja sitä täyttävien elävien organismien lajikoostumus vaihtelee sekä ajallisesti että avaruudessa - pysty- ja vaakasuunnassa. Tämä johti tutkijat siihen johtopäätökseen, että biosfääri ei ole tasomainen rakenne ja siinä on merkkejä ajallisesta ja alueellisesta vaihtelusta. On vielä määritettävä, minkä ulkoisen tekijän vaikutuksesta se muuttuu ajassa, tilassa ja rakenteessa. Se tekijä on aurinkoenergia.

Jos hyväksymme sen, että kaikkien elävien organismien lajit tila- ja aikakehyksestä riippumatta ovat osia ja niiden kokonaisuus on kokonaisuus, niin niiden vuorovaikutus keskenään ja ulkoisen ympäristön kanssa on järjestelmä. L von Bertalanffy ja F.I. Peregudov, määritellen järjestelmää, väitti, että se on vuorovaikutuksessa olevien komponenttien kompleksi tai joukko elementtejä, jotka ovat suhteessa toisiinsa ja ympäristöön, tai joukko toisiinsa liittyviä elementtejä, jotka on eristetty ympäristöstä ja ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa. kokonainen.

Järjestelmä

biosfääri yhtenä kokonaisuutena täydellinen järjestelmä voidaan jakaa osiin. Yleisin tällainen jako on lajit. Jokaista eläin- tai kasvityyppiä pidetään kiinteänä osana järjestelmää. Se voidaan tunnistaa myös järjestelmäksi, jolla on oma rakenne ja koostumus. Mutta lajia ei ole olemassa erillään. Sen edustajat asuvat tietyllä alueella, jossa he eivät ole vuorovaikutuksessa vain toistensa ja ympäristön, vaan myös muiden lajien kanssa. Tällaista lajien asuinpaikkaa yhdellä alueella kutsutaan ekosysteemiksi. Pienin ekosysteemi puolestaan ​​sisältyy suurempaan. Että vielä enemmän ja niin globaaliin - biosfääriin. Siten biosfääriä järjestelmänä voidaan pitää osista koostuvana, jotka ovat joko lajeja tai biosfäärejä. Ainoa ero on, että laji voidaan tunnistaa, koska sillä on ominaisuuksia, jotka erottavat sen muista. Se on itsenäinen ja muissa tyypeissä - osat eivät sisälly toimitukseen. Biosfäärien kanssa tällainen erottelu on mahdotonta - yksi osa toista.

merkkejä

Järjestelmässä on kaksi muuta merkittävää ominaisuutta. Se luotiin saavuttamaan tietty tarkoitus ja koko järjestelmän toiminta on tehokkaampaa kuin sen jokainen osa erikseen.

Siten ominaisuudet järjestelmänä, sen eheydellä, synergialla ja hierarkialla. Eheys piilee siinä, että sen osien väliset yhteydet tai sisäiset yhteydet ovat paljon vahvempia kuin ympäristön tai ulkoisten yhteyksien kanssa. Synergia eli systeeminen vaikutus on, että koko järjestelmän kyvyt ovat paljon suuremmat kuin sen osien kykyjen summa. Ja vaikka järjestelmän jokainen elementti on itse järjestelmä, se on kuitenkin vain osa yleistä ja suurempaa. Tämä on sen hierarkia.

Biosfääri on dynaaminen järjestelmä, joka muuttaa tilaansa ulkoisen vaikutuksen alaisena. Se on avoin, koska se vaihtaa ainetta ja energiaa ympäristön kanssa. Sillä on monimutkainen rakenne, koska se koostuu osajärjestelmistä. Ja lopuksi, se on luonnollinen järjestelmä - muodostunut monien vuosien luonnollisten muutosten seurauksena.

Näiden ominaisuuksien ansiosta hän osaa säädellä ja organisoida itseään. Nämä ovat biosfäärin perusominaisuudet.

1900-luvun puolivälissä itsesääntelyn käsitettä käytti ensimmäisenä amerikkalainen fysiologi Walter Cannon, ja englantilainen psykiatri ja kyberneetikko William Ross Ashby otti käyttöön termin itseorganisaatio ja muotoili vaaditun monimuotoisuuden lain. Tämä kyberneettinen laki osoitti muodollisesti suuren lajien monimuotoisuuden tarpeen järjestelmän vakauden kannalta. Mitä suurempi monimuotoisuus, sitä suurempi on järjestelmän todennäköisyys säilyttää dynaaminen vakaus suurten ulkoisten vaikutusten edessä.

Ominaisuudet

Ulkoiseen vaikutukseen reagoiminen, sen vastustaminen ja voittaminen, itsensä lisääntyminen ja sen sisäisen pysyvyyden palauttaminen, eli sen sisäisen pysyvyyden säilyttäminen, on biosfääriksi kutsutun järjestelmän tavoite. Nämä koko järjestelmän ominaisuudet rakentuvat sen osan, eli lajin, kykyyn ylläpitää tietty määrä tai homeostaasia, samoin kuin jokaisen yksilön tai elävän organismin kykyyn ylläpitää fysiologisia olosuhteitaan - homeostaasi.

Kuten näet, nämä ominaisuudet kehittyivät hänessä ulkoisten tekijöiden vaikutuksen alaisena ja torjumaan.

Pääasiallinen ulkoinen tekijä on aurinkoenergia. Jos kemiallisten alkuaineiden ja yhdisteiden lukumäärä on rajoitettu, Auringon energiaa syötetään jatkuvasti. Sen ansiosta tapahtuu alkuaineiden kulkeutuminen ravintoketjua pitkin elävästä organismista toiseen ja muuttuminen epäorgaanisesta tilasta orgaaniseen ja päinvastoin. Energia kiihdyttää näiden prosessien kulkua elävien organismien sisällä ja reaktionopeuden suhteen ne tapahtuvat paljon nopeammin kuin ulkoisessa ympäristössä. Energian määrä stimuloi lajien kasvua, lisääntymistä ja lisääntymistä. Monimuotoisuus puolestaan ​​tarjoaa mahdollisuuden ylimääräiseen vastustuskykyyn ulkoisia vaikutuksia vastaan, koska ravintoketjussa on mahdollisuus lajien päällekkäisyyteen, suojautumiseen tai korvautumiseen. Tällöin elementtien siirtyminen varmistetaan lisäksi.

Ihmisen vaikutus

Ainoa osa biosfääriä, joka ei ole kiinnostunut järjestelmän lajien monimuotoisuuden lisäämisestä, on ihminen. Hän pyrkii kaikin mahdollisin tavoin yksinkertaistamaan ekosysteemejä, koska näin hän voi tehokkaammin valvoa ja säädellä sitä tarpeidensa mukaan. Siksi kaikki ihmisen keinotekoisesti luomat biosysteemit tai hänen vaikutuksensa aste, johon on merkittävää, ovat lajeittain hyvin niukkoja. Ja niiden vakaus ja kyky itsensä parantamiseen ja itsesäätelyyn ovat yleensä nollassa.

Ensimmäisten elävien organismien ilmaantumisen myötä he alkoivat muuttaa maan päällä olevia olosuhteita tarpeidensa mukaan. Ihmisen tullessa hän alkoi jo muuttaa planeetan biosfääriä niin, että hänen elämänsä oli mahdollisimman mukavaa. Se on mukavaa, koska emme puhu selviytymisestä tai henkien pelastamisesta. Logiikkaa noudattaen pitäisi ilmaantua jotain, joka muuttaa ihmisen itsensä omiin tarkoituksiinsa. Mietin mitä se tulee olemaan?

Video - Biosfääri ja noosfääri

Maan rakenne on sen pääkuorten yhdistelmä, vuorovaikutus ja riippuvuus toisistaan. Jos planeetalla ei olisi ihmisiä, sen pinta näyttäisi ehkä erilaiselta tänään. Miljoonien vuosien aikana nämä kuoret luotiin, minkä ansiosta elämä saattoi ilmaantua ja kehittyä, ja niille ominaiset litosfäärin, hydrosfäärin, ilmakehän ja biosfäärin yleiset merkit osoittavat tällä hetkellä ihmisen voimakkaimman antropogeenisen vaikutuksen niihin. toiminta.

Maan pallot

Jos tarkastelemme planeetan rakennetta sen maisemapallon näkökulmasta, voimme nähdä, että se sisältää paitsi maankuoren tunnetun pinnan, myös useita "naapurikuoria". Juuri tämä läheinen yhteys rajojen välillä määrittää ilmakehän, hydrosfäärin, litosfäärin ja biosfäärin yhteiset piirteet. Ne ilmenevät kussakin kuoressa olevien nestemäisten, kiinteiden ja kaasumaisten komponenttien jatkuvassa vaihdossa. Esimerkiksi veden kierto luonnossa on vaihtoa hydrosfäärin ja ilmakehän välillä.

Jos tapahtuu tulivuorenpurkaus, jossa tuhkaa vapautuu ilmaan - tämä on litosfäärin suhde ilmakehän alempiin kerroksiin, vaikka jotkut kataklysmit voivat olla niin voimakkaita, että ne saavuttavat melkein sen keskiosan. Siinä tapauksessa, että tulivuori sijaitsee saarella tai valtameren pohjassa, kaikki Maan kuoret ja ilmakehä, hydrosfääri, litosfääri ja biosfääri ovat mukana. Jälkimmäinen ilmaistaan ​​useimmiten kasvillisuuden ja villieläinten kuolemana luonnonkatastrofin säteellä.

Perinteisesti Maan pallot voidaan jakaa 4 osaan: ilmakehä, biosfääri, hydrosfääri, litosfääri, mutta jotkut niistä koostuvat useista komponenteista.

Tunnelma

Ilmakehää kutsutaan koko planeetan ulommaksi kaasumaiseksi palloksi, joka ympäröi sitä avaruuden tyhjiöön asti. Jos seuraavat Maan kuoret - litosfääri, hydrosfääri, ilmakehä, biosfääri - ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, niin tätä ei voida sanoa joistakin niiden osista. Ilmakehä on jaettu 3 alueeseen, joista jokaisella on oma korkeus, esimerkiksi:

Suurin kiinnostus tutkijoille ja luonnonsuojelijalle on troposfäärin alaosa.

Hydrosfääri

Maankuoren pinnalla ja sen alla olevaa vesitilaa kutsutaan hydrosfääriksi. Tämä on kaikkien planeetalla olevien vesien, sekä tuoreiden että suolaisten, kokonaisuus. Joidenkin altaiden syvyys voi olla 3,5 kilometriä, mikä on luonnostaan ​​valtamerille, ja joillakin alueilla, joita kutsutaan painaumiksi, ne voivat jopa mennä syvemmälle kuin 10 kilometriä. Syvin tunnettu vedenalainen "kaukalo" on Mariana-hauta, joka vuoden 2011 tietojen mukaan laskee 10 994 metriin.

Koska elämä maapallolla riippuu veden laadusta, hydrosfääri on yhtä tärkeä kuin ilma, minkä vuoksi kaikki Suuri määrä ympäristötutkijat ovat huolissaan ihmisten vaikutuksista näille alueille. Planeetan vedestä ei vain kaikki olemassa oleva, vaan se riippuu myös siitä, jotta elämä pysyy siinä.

Tiedemiehet pystyivät todistamaan, että paikan päällä esimerkiksi Sahara oli preeriaa, joka ylitti syviä jokia. Kun vesi poistui tältä alueelta, se täyttyi vähitellen hiekalla. Jos tarkastellaan, mitä yhteisiä piirteitä hydrosfäärillä, ilmakehällä, litosfäärillä, biosfäärillä on, voimme nähdä, että ne ovat suoraan riippuvaisia ​​toisistaan, ja ne kaikki vaikuttavat elämän olemassaoloon maan päällä.

Jos tapahtuu ekologinen katastrofi, jonka seurauksena joet kuivuvat (hydrosfääri), tämän alueen kasvillisuus ja eläimet kärsivät (biosfääri), ilman tila muuttuu (ilmakehä) ja pinta

Biosfääri

Tämä kuori on ilmestynyt planeetan elämän synnystä lähtien. Biosfäärin käsite otettiin käyttöön vasta 1800-luvun lopulla, ja se sisälsi kaikki maan päällä olevat elämänmuodot ja -tyypit.

Hän varsinkin vahva yhteys muun planeetan kanssa. Joten erilaisia ​​mikro-organismeja löytyy ilmakehän alaosasta. Ihmiset, eläimet, linnut, hyönteiset ja kasvit elävät pinnalla ja maan alla (litosfääri). Joet, meret, järvet ja valtameret (hydrosfääri) asuvat makeassa vedessä ja merikala, mikro-organismit, kasvit ja eläimet.

Biosfäärin rajan määräävät pääsääntöisesti olosuhteet, joissa elävät organismit voivat olla ja ne voivat muuttua. Joten esimerkiksi valtamerissä elämä virtaa kaikissa kerroksissa niiden pohjaan asti. Jokaisella kerroksella on oma "joukkonsa" olentoja ja mikro-organismeja, jotka liittyvät veden kyllästymiseen suolalla ja vesipatsaan painetasoon. Mitä lähempänä pohjaa, sitä korkeampi se on.

Biosfäärin (eli elämänpallon) merkkejä löydettiin 20 km:n korkeudesta merenpinnasta ja 3 km:n syvyydestä maanpinnasta.

Litosfääri

"Lithos" tarkoittaa kreikaksi "kiveä", joten koko maankuorta, joka on kivi, kutsuttiin litosfääriksi. Hänellä on kaksi osaa:

1. Yläkansi on sedimenttikiviä, jotka sisältävät koostumuksessaan graniittia.
2. Alempi taso on basalttikiviä.

Pienempi osa litosfääristä (vain 30 %) putoaa maalle, loput ovat valtamerten vesien peitossa. Litosfäärin yhteys ilmakehään, hydrosfääriin, biosfääriin on ylemmässä maaperässä. Kasvillisuus ja eläinelämä (biosfääri) kehittyvät siellä, siinä elävät aerobiset bakteerit, jotka tarvitsevat ilmaa (ilmakehää), ravintoa tarjotaan pohjavesi ja saostuman muodossa (hydrosfääri).

Ihmisen vaikutus ilmakehään

Litosfäärin, hydrosfäärin, ilmakehän ja biosfäärin pääpiirteet lueteltiin edellä. Koska he ovat hyvin läheisessä vuorovaikutuksessa, vaikutus yhteen heistä vaikuttaa välittömästi muihin. Tämä johtuu siitä, että yleinen ominaisuus kaikki nämä maan kuoret ovat elämän läsnäoloa niissä.

Nykyään voidaan havaita ihmisten toiminnan aiheuttamia vahinkoja planeetan sfääreillä. Joten haitallisten aineiden päästöt ilmakehään, Amazonin viidakon katkaiseminen, rakettien laukaisu ja lentokoneiden päivittäinen nousu vähitellen tuhoavat otsonikerroksen. Jos se pienenee (nykyään sen koko on noin 8 km), niin kaikki planeetan elämä voi joko muuttua tai kuolla.

Arkeologien mukaan maapallo on jo kokenut samanlaisia ​​iskuja, mutta niinä kaukaisina aikoina se ei ollut ihmisten asuttua. Nykyään kaikki on toisin. Ei niin kauan sitten oli kaupunkeja, joissa autojen pakokaasut olivat niin korkeat, että ihmiset joutuivat kävelemään kaduilla naamioissa. Tiedemiehet ja ympäristöharrastajat pystyivät "tavoittamaan" yleisön kääntääkseen uhkaavan tilanteen.

Yhä useammat maat ymmärtävät, että elämänlaatu riippuu suoraan niiden väestön hengittämän ilman puhtaudesta, ja vaihtavat vaihtoehtoisia lähteitä energiaa, tuoda sähköajoneuvot arkeen, sulkea tai modernisoida vaarallisia toimialoja. Tämä antaa toivoa, että tulevilla maanasukkaiden sukupolvilla on puhdas ilma.

Ihminen ja hydrosfääri

Ihmiset ovat tehneet yhtä paljon vahinkoa planeetan vesivaroille. Kun otetaan huomioon, että vain 3 % vedestä on makeaa eli elämään sopivaa, ihmiskunta on jälleen uhattuna. Hydrosfäärin läheinen yhteys muuhun maapallon kuoreen tapahtuu veden kiertokulun kautta luonnossa.

Jos säiliö on saastunut, sen pinnalta haihtunut vesi voi levittää saastuneita sateita mihin tahansa päin maailmaa aiheuttaen vahinkoa maaperälle (litosfäärille), villieläimille (biosfäärille) ja muuttuen myrkylliseksi sumuksi (ilmakehäksi).

Vaikka siivous- ja säilytystyössä luonnonvarat monet valtiot osallistuvat planeetan toimintaan, tämä ei vieläkään riitä. Kaikki ovat hyvin tietoisia puhtauden ongelmista juomavesi Afrikan ja Aasian maissa, joiden väestö on sairas juuri paikallisten vesistöjen saastumisen vuoksi.

Maan kuorien rikkominen ihmisen toimesta

Koska kaikki planeetan alueet ovat yhteydessä toisiinsa ja niillä on yhteinen piirre - elämän läsnäolo niissä, yhden epätasapaino heijastuu välittömästi muihin. Ihmisten syventäminen maapallon suolistoon kaivostoiminnan vuoksi, päästöt ilmakehään haitallisia kemialliset aineet, öljyvuotoja meriin ja valtameriin - kaikki tämä johtaa siihen, että joka päivä eläin katoaa tai on uhanalainen ja kasvisten maailma(biosfääri).

Jos ihmiskunta ei lopeta tuhotoimintaansa, niin useiden satojen vuosien kuluttua planeetan kuorien häiriöt ovat niin merkittäviä, että kaikki elämä planeetalta kuolee pois. Esimerkkinä voisi olla sama Saharan autiomaa, joka oli aikoinaan kukoistava maa, jossa primitiiviset ihmiset asuivat.

Johtopäätös

Joka hetki Maan kuoret vaihtavat komponenttejaan keskenään. Ne ovat olleet olemassa miljardeja vuosia vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Litosfäärin, ilmakehän, hydrosfäärin, biosfäärin määritelmät annettiin yllä, ja kunnes ihmiset ymmärtävät, että planeetta on elävä organismi, ja jos yksi "elin" poistetaan siitä, koko keho kärsii välittömästi, niin väestön kuolleisuus. tulee vain lisääntymään.

Tarkastellaanpa tarkemmin biosfäärin komponentteja.

Maankuori - se muuttuu geologisen ajan kuluessa kova kuori, mikä on ylempi osa Maan litosfääri. Useita maankuoren mineraaleja (kalkkikivi, liitu, fosforiitit, öljy, kivihiili jne.) syntyivät kuolleiden organismien kudoksista. On paradoksaalista, että suhteellisen pienet elävät organismit voivat aiheuttaa geologisen mittakaavan ilmiöitä, mikä selittyy niiden korkeimmalla lisääntymiskyvyllä. Esimerkiksi koleravirioni voi suotuisissa olosuhteissa luoda maankuoren massaa vastaavan ainemassan vain 1,75 päivässä! Voidaan olettaa, että aikaisempien aikakausien biosfääreissä planeetan ympärillä liikkui valtavat massat elävää ainetta muodostaen öljy-, hiili- jne. varantoja kuoleman seurauksena.

Biosfääri on olemassa käyttämällä toistuvasti samoja atomeja. Samanaikaisesti jaksollisen järjestelmän ensimmäisellä puoliskolla sijaitsevan 10 alkuaineen osuus (happi - 29,5%, natrium, magnesium - 12,7%, alumiini, pii - 15,2%, rikki, kalium, kalsium, rauta - 34,6%) muodostaa 99% planeettamme koko massasta (Maan massa on 5976 * 10 21 kg), ja 1% on muiden alkuaineiden osuus. Näiden alkuaineiden merkitys on kuitenkin erittäin suuri - niillä on olennainen rooli elävässä aineessa.

SISÄLLÄ JA. Vernadsky jakoi kaikki biosfäärin elementit 6 ryhmään, joista jokainen toimii tiettyjä toimintoja biosfäärin elämässä. Ensimmäinen ryhmä – inertit kaasut (helium, krypton, neon, argon, ksenon). Toinen ryhmä – arvometallit (rutenium, palladium, platina, osmium, iridium, kulta). Maankuoressa näiden ryhmien alkuaineet ovat kemiallisesti inaktiivisia, niiden massa on merkityksetön (4,4 * 10 -4% maankuoren massasta), ja osallistumista elävän aineen muodostumiseen on tutkittu huonosti. Kolmas ryhmä - lantanidit (14 kemiallista alkuainetta - metallia) muodostavat 0,02 % maankuoren massasta ja niiden roolia biosfäärissä ei ole tutkittu. Neljäs ryhmä – radioaktiivisia elementtejä ovat maan sisäisen lämmön muodostumisen päälähde ja vaikuttavat elävien organismien kasvuun (0,0015 % maankuoren massasta). Jotkut elementit viides ryhmä - hajallaan olevat elementit (0,027 % maankuoresta) - niillä on olennainen rooli organismien elämässä (esimerkiksi jodi ja bromi). suurin kuudes ryhmä muodostavat syklisiä elementtejä , jotka, käytyään läpi useita muutoksia geokemiallisissa prosesseissa, palaavat alkuperäisiin kemiallisiin tiloihinsa. Tähän ryhmään kuuluu 13 kevyttä alkuainetta (vety, hiili, typpi, happi, natrium, magnesium, alumiini, pii, fosfori, rikki, kloori, kalium, kalsium) ja yksi raskas alkuaine (rauta).

eliöstö Se on kaikentyyppisten kasvien, eläinten ja mikro-organismien kokonaisuus. Biota on biosfäärin aktiivinen osa, joka määrää kaikki tärkeimmät kemialliset reaktiot, joiden seurauksena biosfäärin pääkaasut (happi, typpi, hiilimonoksidi, metaani) syntyvät ja niiden välille muodostuu kvantitatiivisia suhteita. Biota muodostaa jatkuvasti biogeenisiä mineraaleja ja ylläpitää valtamerivesien kemiallista koostumusta vakiona. Sen massa on enintään 0,01 % koko biosfäärin massasta, ja sitä rajoittaa biosfäärissä olevan hiilen määrä. Pääbiomassa koostuu vihermaiden kasveista - noin 97%, ja eläinten ja mikro-organismien biomassasta - 3%.

Eliöstö koostuu pääasiassa syklisistä alkuaineista. Erityisen tärkeä on sellaisten alkuaineiden, kuten hiilen, typen ja vedyn rooli, joiden prosenttiosuus eliöstössä on suurempi kuin maankuoressa (60 kertaa hiiltä, ​​10 kertaa typpeä ja vetyä). Kuvassa on kaavio suljetusta hiilikierrosta. Vain tällaisten syklien pääelementtien (ensisijaisesti hiilen) kiertämisen ansiosta elämän olemassaolo Maan päällä on mahdollista.

Litosfäärin saastuminen. Elämä, biosfääri ja sen mekanismin tärkein lenkki - maapeite, jota kutsutaan yleisesti maaksi, muodostavat planeettamme ainutlaatuisuuden universumissa. Ja biosfäärin evoluutiossa, maapallon elämänilmiöissä maaperän (maa, matalat vedet ja hylly) merkitys erityisenä planeettakuorena on poikkeuksetta lisääntynyt.

Maapeite on tärkein luonnonmuodostelma. Sen roolin yhteiskunnan elämässä määrää se, että maaperä on tärkein ravinnonlähde, joka tarjoaa 95-97 % maailman väestön ravintovaroista. Erikoisomaisuus maapeite - hedelmällisyyttä , joka ymmärretään joukkona maaperän ominaisuuksia, jotka varmistavat maatalouskasvien sadon. Maaperän luonnollinen hedelmällisyys liittyy sen ravinteiden saantiin ja sen vesi-, ilma- ja lämpötiloihin. Maaperä tarjoaa kasveille veden ja typen ravinnon tarpeen, mikä on niiden fotosynteettisen toiminnan tärkein tekijä. Maaperän hedelmällisyys riippuu myös siihen kertyneen maaperän määrästä. aurinkoenergia. Maapeite kuuluu itsesäätelevään biologiseen järjestelmään, joka on biosfäärin kokonaisuutena tärkein osa. Maapallolla asuvat elävät organismit, kasvit ja eläimet kiinnittävät aurinkoenergiaa fyto- tai zoomassan muodossa. Maan ekosysteemien tuottavuus riippuu maan pinnan lämpö- ja vesitaseesta, mikä määrää energian ja aineenvaihdon eri muotoja planeetan maantieteellisessä verhossa.

Erityistä huomiota tulee kiinnittää maavaroihin. Maailman maavarojen pinta-ala on 149 miljoonaa km2 eli 86,5 % maa-alasta. Peltomaata ja monivuotisia viljelmiä osana maatalousmaata on tällä hetkellä noin 15 miljoonaa km 2 (10 % maasta), heinäpeltoja ja laitumia - 37,4 miljoonaa km 2 (25 %). Pellon kokonaispinta-ala on eri tutkijoiden arvioima eri tavoin: 25 - 32 miljoonaa km 2. Maapallon maavarat mahdollistavat enemmän ihmisten ravinnon kuin tällä hetkellä on saatavilla ja tulee olemaan lähitulevaisuudessa. Väestönkasvun vuoksi etenkin kehitysmaissa peltomaan määrä asukasta kohden kuitenkin vähenee. Vielä 10-15 vuotta sitten maapallon väestön henkinen turvallisuus peltomaan kanssa oli 0,45-0,5 hehtaaria, nyt se on jo 0,35-37 hehtaaria.

Kaikkia litosfäärin käyttökelpoisia materiaalikomponentteja, joita käytetään taloudessa raaka-aineina tai energialähteinä, kutsutaan mineraali resurssit . Mineraalit voivat olla malmi jos siitä erotetaan metalleja, ja ei-metallinen , jos siitä uutetaan tai käytetään rakennusmateriaaleina ei-metallisia komponentteja (fosfori jne.).

Jos mineraalivarallisuutta käytetään polttoaineena (hiili, öljy, kaasu, öljyliuske, turve, puu, ydinenergia) ja samalla energialähteenä moottoreissa höyryn ja sähkön tuottamiseen, niin niitä kutsutaan ns. polttoaine- ja energiaresurssit .

Hydrosfääri . Vesi muodostaa suurimman osan maapallon biosfääristä (71 % maan pinnasta) ja muodostaa noin 4 % maankuoren massasta. Sen keskimääräinen paksuus on 3,8 km, keskisyvyys - 3554 m, pinta-ala: 1350 miljoonaa km 2 - valtameret, 35 miljoonaa km 2 - makeaa vettä.

Maadoitus valtameren vesi muodostaa 97 % koko hydrosfäärin massasta (2 * 10 21 kg). Meren rooli biosfäärin elämässä on valtava: siinä tapahtuvat tärkeimmät kemialliset reaktiot, jotka määräävät biomassan tuotannon ja kemiallinen käsittely biosfääri. Joten 40 päivässä valtameren pinta- viidensadan metrin vesikerros kulkee planktonin suodatuslaitteen läpi, joten (sekoittuminen huomioon ottaen) kaikki valtameren valtamerivesi puhdistuu vuoden aikana. Kaikki hydrosfäärin komponentit (ilmakehän vesihöyry, merivedet, joet, järvet, jäätiköt, suot, pohjavesi) ovat jatkuvassa liikkeessä ja uusiutumisessa.

Vesi on eliöstön perusta (elävä aine on 70 % vettä) ja sen merkitys biosfäärin elämässä on ratkaiseva. Sellaisia ​​voi nimetä olennaiset toiminnot vettä kuten:

1. biomassan tuotanto;

2. biosfäärin kemiallinen puhdistus;

3. hiilitasapainon varmistaminen;

4. ilmaston vakauttaminen (vesi toimii puskurina planeetan lämpöprosesseissa).

Maailmanmeren suuri merkitys piilee siinä, että se tuottaa kasviplanktonillaan lähes puolet ilmakehän kokonaishapesta, ts. on eräänlainen planeetan "keuhko". Samaan aikaan fotosynteesiprosessissa olevat valtameren kasvit ja mikro-organismit assimiloituvat vuosittain merkittävästi suurin osa hiilidioksidi kuin maan kasvit imevät.

eläviä organismeja valtamerissä – hydrobionaatit - on jaettu kolmeen ekologiseen pääryhmään: planktoniin, nektoniin ja pohjaeliöstöön. Plankton - joukko passiivisesti kelluvia ja kannettavia merivirrat kasvit (kasviplankton), elävät organismit (eläinplankton) ja bakteerit (bakterioplankton). Nekton - tämä on ryhmä aktiivisesti uivia eläviä organismeja, jotka liikkuvat pitkiä matkoja (kalat, valaat, hylkeet, merikäärmeet ja kilpikonnat, mustekalakalmarit jne.). Bentos - nämä ovat merenpohjassa eläviä organismeja: istumattomia (korallit, levät, sienet); kaivaus (madot, nilviäiset); ryömiminen (äyriäiset, piikkinahkaiset); kelluu vapaasti pohjassa. Valtamerten ja merien rannikkoalueet ovat rikkaimpia pohjaeliöstöstä.

Valtameret ovat valtavien mineraalivarojen lähde. Siitä uutetaan jo öljyä, kaasua, 90 % bromia, 60 % magnesiumia, 30 % suolaa jne. Meressä on valtavat kulta-, platina-, fosforiitit, raudan ja mangaanin oksidit ja muut mineraalit. Kaivostoiminnan taso valtameressä kasvaa jatkuvasti.

Hydrosfäärin saastuminen. Monilla alueilla maailmassa vesistöjen tila on suuri huolenaihe. Saastuminen vesivarat ei turhaan pidetty nyt vakavimpana uhkana ympäristölle. Jokiverkosto itse asiassa toimii nykyaikaisen sivilisaation luonnollisena viemärijärjestelmänä.

Eniten saastuneita ovat sisämeret. Niillä on pidempi rantaviiva, ja siksi ne ovat alttiimpia saastumiselle. Merien puhtauden taistelusta kertynyt kokemus osoittaa, että tämä on verrattomasti vaikeampi tehtävä kuin jokien ja järvien suojelu.

Veden saastumisprosessit johtuvat useista eri tekijöistä. Tärkeimmät niistä ovat: 1) käsittelemättömän jäteveden johtaminen vesistöihin; 2) torjunta-aineiden huuhtelu runsaalla sateella; 3) kaasu- ja savupäästöt; 4) öljyn ja öljytuotteiden vuoto.

Suurin vahinko vesistöille aiheutuu käsittelemättömän jäteveden päästämisestä niihin - teollisuus-, kotitalous-, kerääjä- ja viemäröintijätevesien jne. Teollisuusjätevesi saastuttaa ekosysteemejä eri komponenteilla teollisuuden erityispiirteistä riippuen.

Saasteen taso Venäjän meret(lukuunottamatta Vienanmeri), kertoo valtioraportti ”Ympäristön tilasta Venäjän federaatio", vuonna 1998. ylitti hiilivetypitoisuuden MPC-arvon, raskasmetallit, elohopea; pinta-aktiiviset aineet (surfaktantit) keskimäärin 3-5 kertaa.

Saasteiden tunkeutuminen merenpohjaan vaikuttaa vakavasti biokemiallisten prosessien luonteeseen. Tässä suhteessa ympäristöturvallisuuden arviointi on erityisen tärkeää suunnitellun mineraalien, ensisijaisesti mangaania, kuparia, kobolttia ja muita arvometalleja sisältävien rautamangaanikyhmyjen, louhinnassa merenpohjasta. Pohjan haravointiprosessissa valtameren pohjan elämän mahdollisuus tuhoutuu pitkäksi aikaa, ja pohjasta uutettujen aineiden pääsy pintaan voi vaikuttaa haitallisesti alueen ilmakehään.

Maailman valtameren valtava tilavuus todistaa planeetan luonnonvarojen ehtymättömyydestä. Lisäksi valtameret ovat keräilijöitä jokien vedet maa, joka vie vuosittain noin 39 tuhatta km 3 vettä. Maailman valtameren lisääntyvä saastuminen uhkaa häiritä luonnollista kosteuden kiertoprosessia sen kriittisimmässä osassa - haihtumisessa valtameren pinnalta.

Venäjän federaation vesisäännöstössä käsite " vesivarat " määritellään "pinta- ja pohjavesi sijaitsevat vesistöissä, joita käytetään tai voidaan käyttää. Vesi on ympäristön tärkein osatekijä, uusiutuva, rajallinen ja haavoittuva luonnonvara, jota käytetään ja suojellaan Venäjän federaatiossa sen alueella asuvien kansojen elämän ja toiminnan perustana, varmistaa taloudellisen, sosiaalisen ja ympäristön hyvinvoinnin. väestöstä, kasviston ja eläimistön olemassaolosta.

Mikä tahansa vesistö tai vesilähde liittyy sen ulkoiseen ympäristöön. Siihen vaikuttavat pinta- tai pohjaveden muodostumisen olosuhteet, erilaiset luonnonilmiöt, teollisuus, teollisuus- ja kunnallinen rakentaminen, liikenne, taloudellinen ja kotimainen ihmisen toiminta. Seurauksena näistä vaikutuksista on tutustuminen vesiympäristö uusia, epätavallisia aineita - saasteita, jotka heikentävät veden laatua. Vesiympäristöön päässyt saasteet luokitellaan eri tavoin lähestymistapojen, kriteerien ja tehtävien mukaan. Joten yleensä jakaa kemiallinen, fyysinen ja biologinen saastuminen. Kemiallinen saastuminen on muutosta veden luonnollisissa kemiallisissa ominaisuuksissa, jotka johtuvat vesipitoisuuden lisääntymisestä haitallisia epäpuhtauksia sekä epäorgaaniset (mineraalisuolat, hapot, alkalit, savihiukkaset) ja orgaaninen luonto(öljy ja öljytuotteet, orgaaniset jäämät, pinta-aktiiviset aineet, torjunta-aineet) .

Huolimatta käsittelylaitosten rakentamiseen käytetyistä valtavista varoista monet joet ovat edelleen likaisia, etenkin kaupunkialueilla. Saastumisprosessit ovat koskettaneet jopa valtameriä. Ja tämä ei vaikuta yllättävältä, koska kaikki jokiin epäpuhtaudet lopulta ryntää valtamerelle ja saavuttaa sen, jos niitä on vaikea hajottaa.

Meren ekosysteemien saastumisen ympäristövaikutukset ilmenevät seuraavissa prosesseissa ja ilmiöissä:

ekosysteemien vakauden loukkaaminen;

progressiivinen rehevöityminen;

"punaisten vuorovesien" esiintyminen;

kemiallisten myrkyllisten aineiden kertyminen eliöstöön;

biologisen tuottavuuden lasku;

mutageneesin ja karsinogeneesin esiintyminen meriympäristössä;

maailman rannikkoalueiden mikrobiologinen saastuminen.

Vesiekosysteemin suojelu on monimutkainen ja erittäin tärkeä kysymys. Tätä varten seuraava ympäristönsuojelutoimenpiteet:

– jätteettömien ja vedettömien teknologioiden kehittäminen; veden kierrätysjärjestelmien käyttöönotto;

– jätevesien käsittely (teollinen, kunnallinen jne.);

– jäteveden ruiskuttaminen syvään pohjavesikerrokseen;

- puhdistus ja desinfiointi pintavesi käytetään vesihuoltoon ja muihin tarkoituksiin.

Pintavesien pääasiallinen saaste on jätevesi, joten tehokkaiden jätevedenkäsittelymenetelmien kehittäminen ja käyttöönotto on erittäin kiireellinen ja ympäristön kannalta tärkeä tehtävä. Tehokkain tapa suojata pintavesiä jätevesien aiheuttamalta pilaantumiselta on vedettömän ja jättettömän tuotantoteknologian kehittäminen ja käyttöönotto, jonka alkuvaiheessa on kiertovesihuollon luominen.

Kierrätysvesijärjestelmää järjestettäessä se sisältää useita käsittelylaitoksia ja -asennuksia, mikä mahdollistaa suljetun kierron luomisen teollisuuden ja kotitalouksien jätevesien käytölle. Tällä vedenkäsittelymenetelmällä jätevedet ovat aina kierrossa ja niiden pääsy pintavesistöihin on täysin suljettu pois.

Jäteveden koostumuksen valtavan vaihtelun vuoksi niitä on eri tavoilla niiden puhdistus: mekaaninen, fysikaalis-kemiallinen, kemiallinen, biologinen jne. Haitallisuusasteesta ja saastumisen luonteesta riippuen jäteveden käsittely voidaan suorittaa millä tahansa menetelmällä tai menetelmäsarjalla (yhdistetty menetelmä). Käsittelyprosessi sisältää lietteen (tai ylimääräisen biomassan) käsittelyn ja jäteveden desinfioinnin ennen sen laskemista säiliöön.

Viime vuosina on kehitetty aktiivisesti uusia tehokkaita menetelmiä, jotka edistävät jätevedenkäsittelyprosessien ympäristöystävällisyyttä:

– sähkökemialliset menetelmät, jotka perustuvat anodiseen hapetukseen ja katodiseen pelkistykseen, sähkökoagulaatioon ja elektroflotaatioon;

– kalvon puhdistusprosessit (ultrasuodattimet, elektrodialyysi ja muut);

– magneettikäsittely, joka parantaa suspendoituneiden hiukkasten kelluntaa;

– veden säteilypuhdistus, joka mahdollistaa saasteiden hapettumisen, koaguloitumisen ja hajoamisen mahdollisimman lyhyessä ajassa;

- otsonointi, jossa jätevesi ei muodosta aineita, jotka vaikuttavat haitallisesti luonnollisiin biokemiallisiin prosesseihin;

- uusien selektiivisten tyyppien käyttöönotto hyödyllisten komponenttien selektiiviseen erottamiseen jätevedestä kierrätystä varten ja muut.

Tiedetään, että viljelysmaan pintavaluman huuhtomalla pois torjunta-aineilla ja lannoitteilla on osansa vesistöjen saastumisessa. Saastuttavien jätevesien pääsyn vesistöihin estämiseksi tarvitaan joukko toimenpiteitä, mukaan lukien:

lannoitteiden ja torjunta-aineiden käyttöä koskevien normien ja ehtojen noudattaminen;

poltto- ja teippikäsittely torjunta-aineilla jatkuvan sijasta;

lannoitteiden levittäminen rakeiden muodossa ja, jos mahdollista, yhdessä kasteluveden kanssa;

torjunta-aineiden korvaaminen biologisilla kasvinsuojelumenetelmillä.

Vesien ja merien sekä maailman valtameren suojelutoimien tarkoituksena on poistaa vesien laadun heikkenemisen ja saastumisen syyt. Mannerjalustoilla sijaitsevien öljy- ja kaasukenttien etsinnässä ja kehittämisessä olisi suunniteltava erityistoimenpiteitä meriveden saastumisen estämiseksi. Hautaaminen pitäisi kieltää myrkylliset aineet valtamerellä, pitää yllä ydinasekokeiden moratoriota.

Tunnelma - Maata ympäröivä ilmaympäristö, sen massa on noin 5,15 * 10 18 kg. Sillä on kerrosrakenne ja se koostuu useista palloista, joiden välissä on siirtymäkerroksia - taukoja. Palloissa ilman määrä ja lämpötila muuttuvat.

Lämpötilajakauman mukaan ilmakehä jaetaan:

– troposfääri (sen pituus keskimmäisillä leveysasteilla on 10-12 km merenpinnan yläpuolella, napoilla - 7-10, päiväntasaajan yläpuolella - 16-18 km, yli 4/5 maan ilmakehän massasta on keskittynyt tänne ; maan pinnan epätasaisen lämpenemisen vuoksi troposfäärissä muodostuu voimakkaita pystysuoria ilmavirtoja, lämpötilan epävakaus, suhteellinen kosteus, paine havaitaan, troposfäärin ilman lämpötila laskee korkeudessa 0,6 ° C jokaista 100 metriä kohden ja vaihtelee välillä +40 - -50 °C);

– stratosfääri (pituus on noin 40 km, ilma siinä on harvinainen, kosteus alhainen, ilman lämpötila on -50 - 0 ° C noin 50 km korkeudessa; stratosfäärissä kosmisen säteilyn vaikutuksesta ja Auringon ultraviolettisäteilyn lyhytaaltoosassa ilmamolekyylit ionisoituvat, mikä johtaa otsonikerroksen muodostumiseen, joka sijaitsee 25-40 km:n korkeudessa);

– mesosfääri (0 - -90 o C 50-55 km korkeudessa);

– termosfääri (sille on ominaista jatkuva lämpötilan nousu korkeuden kasvaessa - 200 km:n korkeudessa 500 ° C ja 500-600 km:n korkeudessa se ylittää 1500 ° C; termosfäärissä kaasut ovat erittäin harvinaisia, niiden molekyylit liikkuvat suurella nopeudella, mutta törmäävät harvoin toisiinsa eivätkä siksi voi aiheuttaa edes pientä tässä sijaitsevan kehon kuumenemista);

– eksosfääri (useita satoja kilometrejä).

Epätasainen lämpeneminen edistää ilmakehän yleistä kiertoa, mikä vaikuttaa maapallon säähän ja ilmastoon.

Ilmakehän kaasukoostumus on seuraava: typpi (79,09 %), happi (20,95 %), argon (0,93 %), hiilidioksidi (0,03 %) ja pieni määrä inerttejä kaasuja (helium, neon, krypton, ksenon ) , ammoniakki, metaani, vety jne. . Ilmakehän alemmissa kerroksissa (20 km) on vesihöyryä, jonka määrä vähenee nopeasti korkeuden myötä. 110-120 km korkeudessa melkein kaikki happi muuttuu atomiksi. Oletetaan, että yli 400-500 km ja typpi on atomitilassa. Happi-typpikoostumus säilyy noin 400-600 km korkeudessa. Otsonikerros, joka suojaa eläviä organismeja haitalliselta lyhytaaltosäteilyltä, sijaitsee 20-25 kilometrin korkeudessa. Yli 100 km:n etäisyydellä kevyiden kaasujen osuus kasvaa, ja erittäin korkeissa korkeuksissa helium ja vety ovat vallitsevia; osa kaasumolekyyleistä hajoaa atomeiksi ja ioneiksi muodostaen ionosfääri . Ilmanpaine ja tiheys pienenevät korkeuden myötä.

Ilmansaaste. Ilmakehällä on valtava vaikutus biologisiin prosesseihin maalla ja vesistöissä. Sen sisältämää happea käytetään eliöiden hengitysprosessissa ja orgaanisen aineen mineralisoitumisen aikana, autotrofisten kasvien fotosynteesin aikana kuluu hiilidioksidia ja otsoni vähentää organismeille haitallista auringon ultraviolettisäteilyä. Lisäksi ilmakehä edistää maapallon lämmön säilymistä, säätelee ilmastoa, havaitsee kaasumaisia ​​aineenvaihduntatuotteita, kuljettaa vesihöyryä ympäri planeettaa jne. Ilman ilmakehää monimutkaisten organismien olemassaolo on mahdotonta. Siksi ilmansaasteiden ehkäiseminen on aina ollut ja on edelleen ajankohtainen.

Ilmakehän koostumuksen ja saastumisen arvioimiseen käytetään pitoisuuden käsitettä (C, mg/m 3).

Puhtaalla luonnonilmalla on seuraava koostumus (tilavuus-%): typpi 78,8 %; happi 20,95 %; argon 0,93 %; C02 0,03 %; muut kaasut 0,01 %. Uskotaan, että tällaisen koostumuksen tulisi vastata ilmaa 1 m korkeudella valtameren pinnasta kaukana rannikosta.

Kuten kaikilla muillakin biosfäärin osilla, ilmakehän saastelähteitä on kaksi: luonnollinen ja ihmisen aiheuttama (keinotekoinen). Koko saastelähteiden luokittelu voidaan esittää yllä olevan rakennekaavion mukaisesti: teollisuus, liikenne, energia ovat pääasiallisia ilmansaasteiden lähteitä. Biosfääriin kohdistuvan vaikutuksen luonteen mukaan ilmansaasteet voidaan jakaa kolmeen ryhmään: 1) ilmaston lämpenemiseen vaikuttavat; 2) eliöstön tuhoaminen; 3) otsonikerroksen tuhoaminen.

Pannaan merkille joidenkin ilmansaasteiden lyhyet ominaisuudet.

Epäpuhtauksille ensimmäinen ryhmä tulisi sisältää CO 2, typpioksiduuli, metaani, freonit. Luomiseen kasvihuoneilmiö » Päätekijä on hiilidioksidi, joka kasvaa 0,4 % vuosittain (lisätietoa kasvihuoneilmiöstä luvusta 3.3). Verrattuna 1800-luvun puoliväliin CO 2 -pitoisuus kasvoi 25 %, typpioksiduuli 19 %.

Freonit – kemialliset yhdisteet Ilmakehään epätavalliset, kylmäaineina käytetyt - aiheuttavat 25 % kasvihuoneilmiöstä 90-luvulla. Laskelmat osoittavat, että vuoden 1987 Montrealin sopimuksesta huolimatta. freonien käytön rajoittamisesta vuoteen 2040 mennessä. tärkeimpien freonien pitoisuus nousee merkittävästi (kloorifluorihiili 11 - 77%, kloorifluorihiili - 12 - 66 %), mikä johtaa kasvihuoneilmiön lisääntymiseen 20%. Ilmakehän metaanipitoisuuden lisäys oli mitätön, mutta tämän kaasun ominaisosuus on noin 25 kertaa suurempi kuin hiilidioksidin. Jos et pysäytä "kasvihuonekaasujen" virtausta ilmakehään, keskimääräiset vuotuiset lämpötilat maapallolla nousevat 2000-luvun loppuun mennessä keskimäärin 2,5-5 °C. On tarpeen: vähentää hiilivetypolttoaineiden polttamista ja metsien häviämistä. Jälkimmäinen on vaarallista, sen lisäksi, että se lisää hiilen määrää ilmakehässä, se myös heikentää biosfäärin assimilaatiokykyä.

Epäpuhtauksille toinen ryhmä tulisi sisältää rikkidioksidia, kiintoaineita, otsonia, hiilimonoksidia, typpioksidia, hiilivetyjä. Näistä kaasumaisista aineista rikkidioksidi ja typen oksidit aiheuttavat suurimman vahingon biosfäärille, joka prosessissa kemialliset reaktiot muuttuvat pieniksi kiteiksi rikki- ja typpihapon suoloista. Akuutein ongelma on ilman saastuminen rikkipitoisilla aineilla. Rikkidioksidi on haitallista kasveille. Hengityksen aikana lehtiin joutuessaan SO 2 estää solujen elintärkeää toimintaa. Tässä tapauksessa kasvien lehdet peitetään ensin ruskeilla täplillä ja sitten kuivuvat.

Rikkidioksidi ja muut sen yhdisteet ärsyttävät silmien ja hengitysteiden limakalvoja. Pitkäkestoinen alhaiset SO 2 -pitoisuudet johtavat krooniseen gastriittiin, hepatopatiaan, keuhkoputkentulehdukseen, kurkunpäätulehdukseen ja muihin sairauksiin. On näyttöä ilman SO 2 -pitoisuuden ja keuhkosyöpäkuolleisuuden välisestä suhteesta.

Ilmakehässä SO 2 hapettuu SO 3:ksi. Hapetus tapahtuu katalyyttisesti hivenmetallien, pääasiassa mangaanin, vaikutuksesta. Lisäksi kaasumainen ja veteen liuennut SO 2 voidaan hapettaa otsonilla tai vetyperoksidilla. Yhdessä veden kanssa muodostuu SO 3:a rikkihappo, joka muodostaa sulfaatteja ilmakehän metallien kanssa. Happamien sulfaattien biologinen vaikutus yhtäläisinä pitoisuuksina on selvempi kuin SO 2 . Rikkidioksidia esiintyy ilmakehässä useista tunteista useisiin päiviin riippuen kosteudesta ja muista olosuhteista.

Yleensä suolojen ja happojen aerosolit tunkeutuvat herkkiin keuhkojen kudoksiin, tuhoavat metsiä ja järviä, vähentävät satoa, tuhoavat rakennuksia, arkkitehtonisia ja arkeologisia monumentteja. Suspendoituneet hiukkaset aiheuttavat kansanterveydellisen vaaran, joka on suurempi kuin happamat aerosolit. Pohjimmiltaan tämä on suurten kaupunkien vaara. Erityisen haitallisia kiinteitä aineita löytyy diesel- ja kaksitahtisten bensiinimoottoreiden pakokaasuista. Suurin osa ilmassa olevista hiukkasista on teollista alkuperää. kehitysmaat onnistuneesti kaapattu erilaisin teknisin keinoin.

Otsoni pintakerroksessa esiintyy automoottoreiden polttoaineen epätäydellisen palamisen aikana muodostuneiden ja monissa tuotantoprosesseissa vapautuvien hiilivetyjen vuorovaikutuksen seurauksena typen oksidien kanssa. Se on yksi vaarallisimmista hengityselimiin vaikuttavista saasteista. Se on voimakkainta kuumalla säällä.

Hiilimonoksidi, typen oksidit ja hiilivedyt päätyvät ilmakehään pääasiassa ajoneuvojen pakokaasujen mukana. Kaikilla näillä kemiallisilla yhdisteillä on tuhoisa vaikutus ekosysteemeihin jopa ihmiselle sallittuja pitoisuuksia pienemmillä pitoisuuksilla, nimittäin: ne happamoivat vesistöalueita tappaen niissä eläviä organismeja, tuhoavat metsiä ja vähentävät satoa (otsoni on erityisen vaarallista). Yhdysvalloissa tehdyt tutkimukset ovat osoittaneet, että nykyiset otsonipitoisuudet vähentävät durran ja maissin satoa 1 %, puuvillan ja soijapapujen satoa 7 % ja sinimailasen yli 30 %.

Stratosfäärin otsonikerrosta tuhoavista saasteista tulee huomioida freonit, typpiyhdisteet, yliäänikoneiden ja rakettien pakokaasut.

Fluorikloorihiilivetyjä, joita käytetään laajalti kylmäaineina, pidetään pääasiallisena ilmakehän kloorin lähteenä. Niitä ei käytetä vain jäähdytysyksiköissä, vaan myös lukuisissa kotitalouksien aerosolitölkeissä maaleilla, lakoilla, hyönteismyrkkyillä. Freonimolekyylit ovat vastustuskykyisiä ja niitä voidaan kuljettaa lähes muuttumattomina ilmakehän massojen mukana pitkiä matkoja. Ne ovat alttiina 15–25 kilometrin korkeudella (otsonipitoisuuden vyöhyke). ultraviolettisäteilyltä ja hajoavat muodostaen atomiklooria.

On todettu, että viimeisen vuosikymmenen aikana otsonikerroksen menetys oli polaarisilla alueilla 12–15 % ja keskimmäisillä leveysasteilla 4–8 %. Vuonna 1992 saatiin upeita tuloksia: Moskovan leveysasteelta löydettiin alueita, joiden otsonikerros hävisi jopa 45%. Jo nyt lisääntyneen ultraviolettisäteilyn vuoksi sadot ovat vähentyneet Australiassa ja Uudessa-Seelannissa ja lisääntyneet ihosyöpä.

Biosfäärin teknogeeniset aineet, jotka vaikuttavat haitallisesti eliöstöön, luokitellaan seuraavasti (on annettu yleinen luokitus, joka ei päde vain kaasumaisia ​​aineita) . Vaara-asteen mukaan kaikki haitalliset aineet jaetaan neljään luokkaan (taulukko 2):

I - erittäin vaaralliset aineet;

II - erittäin vaaralliset aineet;

III - kohtalaisen vaaralliset aineet;

IV - vähäriskiset aineet.

Haitallisen aineen luokitus vaaraluokkaan tapahtuu tunnusluvun mukaan, jonka arvo vastaa korkeinta vaaraluokkaa.

Tässä: A) on keskittyminen, joka päivittäisessä (paitsi viikonloppuisin) työssä 8 tunnin tai muun ajan, mutta enintään 41 tuntia viikossa, ei koko työkokemuksen aikana voi aiheuttaa sairauksia tai poikkeamia terveydentilassa. nykyaikaiset tutkimusmenetelmät työprosessissa tai nykyisten ja tulevien sukupolvien kaukaisissa elämänvaiheissa;

B) - aineen annos, joka aiheuttaa 50 %:lle eläimistä kuoleman yhdellä injektiolla mahalaukkuun;

C) - aineen annos, joka aiheuttaa 50 prosentin eläimistä kuoleman yhdellä levityksellä iholle;

D) - aineen pitoisuus ilmassa, joka aiheuttaa 50 %:lle eläimistä kuoleman 2–4 tunnin inhalaatioaltistuksella;

E) - haitallisen aineen suurimman sallitun pitoisuuden suhde ilmassa 20 ° C:ssa hiirten keskimääräiseen tappavaan pitoisuuteen;

E) - haitallisen aineen keskimääräisen tappavan pitoisuuden suhde vähimmäispitoisuuteen (kynnys), joka aiheuttaa biologisten indikaattoreiden muutoksen koko organismin tasolla adaptiivisten fysiologisten reaktioiden rajojen ulkopuolella;

G) - Pienin (kynnys) pitoisuus, joka aiheuttaa biologisten parametrien muutoksen koko organismin tasolla, adaptiivisten fysiologisten reaktioiden rajojen yli, suhde minimiin (kynnys) pitoisuuteen, joka aiheuttaa haitallisen vaikutuksen kroonisessa sairaudessa. kokeile 4 tuntia, 5 kertaa viikossa vähintään 4 -x kuukauden ajan.

Taulukko 2 Haitallisten aineiden luokitus

Indikaattori	Normi ​​vaaraluokalle
(A) Suurin sallittu haitallisten aineiden pitoisuus (MPC) työalueen ilmassa, mg / m 3
(B) Keskimääräinen tappava annos vatsaan ruiskeena (MAD), mg/kg				yli 5000
(B) Keskimääräinen tappava annos iholle levitettynä (MTD), mg/kg				yli 2500
(D) Keskimääräinen tappava pitoisuus ilmassa (TLC), mg/m 3				yli 50 000
(E) Hengitysmyrkytysmahdollisuuden suhde (POI)
(E) Akuutti toimintavyöhyke (ZAZ)
(G) Krooninen vyöhyke (ZZhA)	yli 10.0

Ilman epäpuhtauksien vaara ihmisten terveydelle ei riipu pelkästään niiden pitoisuudesta ilmassa, vaan myös vaaraluokasta. Kaupunkien ja alueiden ilmakehän vertailevaan arviointiin, ottaen huomioon saasteiden vaaraluokka, käytetään ilmansaasteindeksiä.

Yksittäiset ja monimutkaiset ilmansaasteindeksit voidaan laskea eri aikaväleille - kuukaudelle, vuodelle. Samanaikaisesti laskelmissa käytetään epäpuhtauksien keskimääräisiä kuukausi- ja vuosipitoisuuksia.

Niille epäpuhtauksille, joille ei ole vahvistettu MPC-arvoja ( suurin sallittu pitoisuus ), on asetettu arvioidut turvalliset altistustasot (ARVOT). Pääsääntöisesti tämä selittyy sillä, että niiden käytöstä ei ole saatu kokemusta, joka riittäisi arvioimaan niiden vaikutusten pitkän aikavälin vaikutuksia väestöön. Jos teknisissä prosesseissa vapautuu ja ilmaympäristöön joutuu aineita, joille ei ole hyväksyttyjä MPC- tai SHEL-arvoja, yritysten on haettava luonnonvaraministeriön alueellisia elimiä väliaikaisten standardien vahvistamiseksi. Lisäksi joillekin aineille, jotka ajoittain saastuttavat ilmaa, on vahvistettu vain kertaluonteiset MPC-arvot (esimerkiksi formaliinille).

Joidenkin raskasmetallien osalta ei vain keskimääräistä päivittäistä pitoisuutta ilmakehässä (MPC ss) normalisoitu, vaan myös suurin sallittu pitoisuus yksittäisten mittausten aikana (MPC rz) työalueen ilmassa (esimerkiksi lyijylle - MPC ss = 0,0003 mg/m3 ja MPC pz \u003d 0,01 mg/m3).

Myös sallitut pöly- ja torjunta-ainepitoisuudet ilmassa on standardoitu. Joten piidioksidia sisältävän pölyn MPC riippuu siinä olevan vapaan SiO 2 -pitoisuudesta; kun SiO 2 -pitoisuus muuttuu 70 %:sta 10 %:iin, MPC muuttuu arvosta 1 mg/m 3 arvoon 4,0 mg/m 3 .

Joillakin aineilla on yksisuuntainen haitallinen vaikutus, jota kutsutaan summausvaikutukseksi (esim. asetoni, akroleiini, ftaalihappoanhydridi - ryhmä 1).

Ihmisen aiheuttamaa ilmansaastetta voidaan luonnehtia niiden ilmakehässä esiintymisen keston perusteella, niiden pitoisuuden lisääntymisnopeudella, vaikutuksen laajuudella, vaikutuksen luonteella.

Samojen aineiden läsnäolon kesto on erilainen troposfäärissä ja stratosfäärissä. Joten CO 2 on läsnä troposfäärissä 4 vuotta ja stratosfäärissä - 2 vuotta, otsonia - 30-40 päivää troposfäärissä ja 2 vuotta stratosfäärissä ja typpioksidia - 150 vuotta (sekä siellä että siellä) .

Saasteiden kertymisnopeus ilmakehään on erilainen (liittyy luultavasti biosfäärin käyttökykyyn). Joten CO 2 -pitoisuus kasvaa 0,4% vuodessa ja typen oksidit - 0,2% vuodessa.

Ilmakehän epäpuhtauksien hygieenisen säätelyn perusperiaatteet.

Ilman saasteiden hygieeninen standardointi perustuu seuraavaan ilmansaasteiden haitallisuuden kriteerit :

1. Ilmakehän ilmassa voidaan hyväksyä vain sellainen aineen pitoisuus, jolla ei ole suoraan tai välillisesti haitallista ja epämiellyttävää vaikutusta ihmiseen, joka ei vähennä hänen työkykyään, ei vaikuta hänen hyvinvointiinsa ja mieliala.

2. Riippuvuutta haitallisista aineista tulee pitää epäsuotuisana hetkenä ja todisteena tutkitun pitoisuuden hyväksyttävyydestä.

3. Sellaisia ​​haitallisten aineiden pitoisuuksia, jotka vaikuttavat haitallisesti kasvillisuuteen, alueen ilmastoon, ilmakehän läpinäkyvyyteen ja väestön elinoloihin, ei voida hyväksyä.

Ilman pilaantumisen sallittua määrää koskevan kysymyksen ratkaisu perustuu ajatukseen kynnysarvojen olemassaolosta pilaantumisen vaikutuksessa.

Ilmakehän haitallisten aineiden MPC-arvoa tieteellisesti perusteltaessa käytetään rajoittavan indikaattorin periaatetta (sääntö herkimmän indikaattorin mukaan). Joten jos haju tuntuu pitoisuuksilla, joilla ei ole haitallista vaikutusta ihmiskehoon ja ympäristöön, säännöstely suoritetaan hajukynnyksen mukaan. Jos aineella on ympäristöön haitallisia vaikutuksia pienemmillä pitoisuuksilla, niin hygieniasäädöksissä huomioidaan tämän aineen vaikutuskynnys ympäristöön.

Ilmaa saastuttaville aineille Venäjällä on vahvistettu kaksi standardia: kertaluonteinen ja keskimääräinen päivittäinen MPC.

Kertaluonteinen enimmäismäärä on asetettu estämään ihmisen refleksireaktiot (hajuaisti, muutokset aivojen biosähköisessä aktiivisuudessa, silmien valoherkkyys jne.) lyhytaikaisella (enintään 20 minuuttia) altistumiselta ilmakehän vaikutuksille. saastuminen, ja keskimääräinen päivittäinen määrä on asetettu estämään niiden resorptiiviset (yleiset myrkylliset, mutageeniset, karsinogeeniset jne.) vaikutukset.

Siten kaikki biosfäärin komponentit kokevat valtavan ihmisen teknogeenisen vaikutuksen. Tällä hetkellä on täysi syy puhua teknosfääristä "järjettömyyden sfäärinä".

Kysymyksiä itsehillintää varten

1. Biosfäärin elementtien ryhmäluokitus V.I. Vernadski.

2. Mitkä tekijät määräävät maaperän hedelmällisyyden?

3. Mikä on "hydrosfääri"? Veden jakautuminen ja rooli luonnossa.

4. Missä muodoissa jätevedessä on haitallisia epäpuhtauksia ja miten se vaikuttaa jäteveden käsittelymenetelmien valintaan?

5. Ilmakehän eri kerrosten erityispiirteet.

6. Haitallisen aineen käsite. Haitallisten aineiden vaaraluokat.

7. Mikä on MPC? MPC:n mittayksiköt ilmassa ja vedessä. Missä haitallisten aineiden MPC-arvoja valvotaan?

8. Miten haitallisten aineiden päästölähteet ja päästöt ilmakehään jaetaan?

3.3 Aineiden kierto biosfäärissä . Biosfäärin hiilikierto. Kasvihuoneilmiö: esiintymismekanismi ja mahdolliset seuraukset.

Orgaanisten aineiden fotosynteesiprosessit jatkuvat satoja miljoonia vuosia. Mutta koska maapallo on äärellinen fyysinen kappale, kaikki kemialliset alkuaineet ovat myös fysikaalisesti äärellisiä. Miljoonien vuosien aikana niiden pitäisi näyttää uupuneen. Näin ei kuitenkaan tapahdu. Lisäksi ihminen jatkuvasti tehostaa tätä prosessia lisäämällä luomiensa ekosysteemien tuottavuutta.

Kaikki planeettamme aineet ovat aineiden biokemiallisen kierron prosessissa. Pääpiirejä on 2 suuri tai geologinen ja pieni tai kemiallista.

iso piiri kestää miljoonia vuosia. Se piilee siinä tosiasiassa kiviä tuhoutuvat, tuhotuotteet kulkeutuvat vesivirtojen mukana valtameriin tai palaavat osittain maahan sateen mukana. Mannerten vajoamisprosessit ja merenpohjan kohoaminen pitkällä aikavälillä johtavat näiden aineiden palautumiseen maalle. Ja prosessi alkaa taas.

Pieni piiri , joka on osa suurempaa, tapahtuu ekosysteemitasolla ja perustuu siihen, että ravinteita maaperä, vesi, hiili kerääntyy kasvien aineisiin, kuluu kehon ja elämänprosessien rakentamiseen. Maaperän mikroflooran hajoamistuotteet hajoavat jälleen kasvien käytettävissä oleviksi mineraalikomponenteiksi ja ovat jälleen mukana aineen virtauksessa.

Kemikaalien kiertoa epäorgaanisesta ympäristöstä kasvien ja eläinten kautta takaisin epäorgaaniseen ympäristöön kemiallisten reaktioiden aurinkoenergian avulla kutsutaan ns. biokemiallinen kierto .

Maapallon monimutkaisen evoluution mekanismin määrää kemiallinen alkuaine "hiili". Hiili - kiinteä osa kiviä ja hiilidioksidin muodossa sisältyy osaan ilmakehän ilmasta. Hiilidioksidin lähteitä ovat tulivuoret, hengitys, metsäpaloja, polttoaineen poltto, teollisuus jne.

Ilmakehä vaihtaa intensiivisesti hiilidioksidia maailman valtamerten kanssa, missä sitä on 60 kertaa enemmän kuin ilmakehässä, koska. CO 2 liukenee hyvin veteen (mitä matalampi lämpötila, sitä korkeampi liukoisuus, eli sitä on enemmän matalilla leveysasteilla). Meri toimii kuin jättiläinen pumppu: se imee hiilidioksidia kylmillä alueilla ja "puhaltaa" sen osittain ulos tropiikissa.

Ylimääräinen hiilimonoksidi meressä yhdistyy veteen muodostaen hiilihappoa. Yhdessä kalsiumin, kaliumin ja natriumin kanssa se muodostaa stabiileja yhdisteitä karbonaattien muodossa, jotka laskeutuvat pohjalle.

Meressä oleva kasviplanktoni imee hiilidioksidia fotosynteesin aikana. Kuolleet organismit putoavat pohjalle ja tulevat osaksi sedimenttikiviä. Tämä osoittaa suuren ja pienen ainekierron vuorovaikutuksen.

CO 2 -molekyylistä fotosynteesin aikana saatu hiili sisältyy glukoosin koostumukseen ja sitten monimutkaisempien yhdisteiden koostumukseen, joista kasvit rakennetaan. Myöhemmin ne siirtyvät ravintoketjuja pitkin ja muodostavat kaikkien muiden ekosysteemin elävien organismien kudoksia ja palautetaan ympäristöön osana hiilidioksidia.

Hiiltä on myös öljyssä ja hiilessä. Polttamalla polttoainetta ihminen myös täydentää polttoaineen sisältämän hiilen kiertokulkua - näin biotekninen hiilikierto.

Jäljellä oleva hiilen massa löytyy merenpohjan karbonaattiesiintymistä (1,3-10t), kiteisistä kivistä (1-10t), hiilestä ja öljystä (3,4-10t). Tämä hiili osallistuu ekologiseen kiertokulkuun. Elämää maapallolla ja ilmakehän kaasutasapainoa ylläpitää suhteellisen pieni määrä hiiltä (5-10 tonnia).

Siitä on laaja mielipide ilmaston lämpeneminen ja sen seuraukset uhkaavat meitä teollisen lämmöntuotannon vuoksi. Eli kaikki arjessa, teollisuudessa ja liikenteessä kulutettu energia lämmittää maata ja ilmakehää. Yksinkertaisimmat laskelmat osoittavat kuitenkin, että Auringon aiheuttama maapallon lämmitys on monta suuruusluokkaa suurempi kuin ihmisen toiminnan tulokset.

Tiedemiehet pitävät myös maapallon ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden kasvua todennäköisenä ilmaston lämpenemisen syynä. Hän on se, joka aiheuttaa ns « kasvihuoneilmiö ».

Mikä on kasvihuoneilmiö ? Tapaamme tämän ilmiön hyvin usein. Tiedetään hyvin, että samalla päivälämpötilalla yölämpötila on erilainen pilvisyydestä riippuen. Pilvisyys peittää maan peitteenä, ja pilvinen yö on 5-10 astetta lämpimämpi kuin pilvetön samassa päivälämpötilassa. Jos pilvet, jotka ovat pienimmät vesipisarat, eivät kuitenkaan päästä lämpöä kulkemaan sekä ulkopuolella että Auringosta Maahan, hiilidioksidi toimii kuin diodi - lämpöä Auringosta tulee maahan, mutta ei takaisin.

Ihmiskunta kuluttaa valtavasti luonnonvaroja, polttaa yhä enemmän fossiilisia polttoaineita, minkä seurauksena hiilidioksidin prosenttiosuus ilmakehässä kasvaa, eikä se vapaudu avaruuteen. infrapunasäteily Maan lämmitetyltä pinnalta luoden " kasvihuoneilmiö". Ilmakehän hiilidioksidipitoisuuden lisääntymisen seurauksena voi olla ilmaston lämpeneminen ja maapallon lämpötilan nousu, mikä puolestaan ​​johtaa sellaisiin seurauksiin kuin jäätiköiden sulaminen ja tason nousu. Maailman valtamerestä kymmenien tai jopa satojen metrien verran, monet maailman rannikkokaupungit.

Tämä on mahdollinen skenaario tapahtumien kehitykselle ja ilmaston lämpenemisen seurauksille, joiden syynä on kasvihuoneilmiö. Vaikka kaikki Etelämantereen ja Grönlannin jäätiköt kuitenkin sulaisivat, maailman valtameren pinta nousee enintään 60 metriä. Mutta tämä on äärimmäinen, hypoteettinen tapaus, joka voi tapahtua vain Etelämantereen jäätiköiden äkillisen sulamisen yhteydessä. Ja tätä varten Antarktikselle on asetettava positiivinen lämpötila, joka voi olla vain seurausta planeetan mittakaavassa tapahtuvasta katastrofista (esimerkiksi maapallon akselin kaltevuuden muutoksesta).

"Kasvihuonekatastrofin" kannattajien joukossa ei ole yksimielisyyttä sen todennäköisestä laajuudesta, ja arvovaltaisimmat heistä eivät lupaa mitään kauheaa. Hiilidioksidipitoisuuden kaksinkertaistuessa rajalämpeneminen voi olla enintään 4°C. Lisäksi on todennäköistä, että ilmaston lämpenemisen ja nousevien lämpötilojen myötä valtameren pinta ei muutu, tai jopa päinvastoin laskee. Loppujen lopuksi lämpötilan noustessa myös sademäärä voimistuu, ja jäätiköiden reunojen sulamista voidaan kompensoida lisääntyneellä lumisateella niiden keskiosissa.

Siten kasvihuoneilmiön ongelma ja sen aiheuttama ilmaston lämpeneminen sekä niiden mahdolliset seuraukset, vaikka se on objektiivisesti olemassa, näiden ilmiöiden laajuus on nykyään selvästi liioiteltu. Joka tapauksessa ne vaativat erittäin perusteellista tutkimusta ja pitkäaikaista tarkkailua.

Lokakuussa 1985 pidetty kansainvälinen klimatologien kongressi oli omistettu kasvihuoneilmiön mahdollisten ilmastovaikutusten analysoinnille. Villachissa (Itävalta). Kongressin osallistujat tulivat siihen johtopäätökseen, että ilmaston lieväkin lämpeneminen johtaa huomattavaan haihtumisen lisääntymiseen Maailman valtameren pinnalta, mikä lisää kesä- ja talvisateiden määrää mantereilla. Tämä lisäys ei ole tasaista. Etelä-Euroopan halki Espanjasta Ukrainaan lasketaan venyvän kaistale, jonka sisällä sademäärä pysyy nykyisenä tai jopa pienenee hieman. 50 °:n pohjoispuolella (tämä on Harkovin leveysaste) sekä Euroopassa että Amerikassa se kasvaa vähitellen vaihtelujen myötä, joita olemme havainneet viimeisen vuosikymmenen aikana. Tämän seurauksena Volgan virtaus kasvaa, eikä Kaspianmerta uhkaa tason lasku. Tämä oli tärkein tieteellinen argumentti, joka lopulta teki mahdolliseksi luopua hankkeesta siirtää osa pohjoisten jokien virtauksesta Volgaan.

Tarkimmat ja vakuuttavimmat tiedot kasvihuoneilmiön mahdollisista seurauksista tarjoavat paleogeografiset rekonstruktiot, jotka ovat koonneet asiantuntijat, jotka tutkivat Maan geologista historiaa viimeisen miljoonan vuoden ajalta. Loppujen lopuksi tämän "äskettäisen" geologisen historian aikana Maan ilmasto joutui erittäin jyrkkiin globaaleihin muutoksiin. Nykyään kylmempinä aikoina mannerjää, kuten nykyään Etelämanner ja Grönlanti pitävät kiinni, peitti koko Kanadan ja koko Pohjois-Euroopan, mukaan lukien paikat, joissa Moskova ja Kiova nykyään seisovat. Porolaumat ja pörröiset mammutit vaelsivat Krimin tundralla ja Pohjois-Kaukasus, sieltä löytyy nyt heidän luurankojensa jäännökset. Ja interglasiaalisten aikakausien aikana maapallon ilmasto oli paljon lämpimämpi kuin nykyinen: mannerjää Pohjois-Amerikassa ja Euroopassa ne sulivat, Siperiassa ikirouta suli monta metriä, merijää katosi pohjoisrannikoltamme, metsäkasvillisuus levisi fossiilisten itiö-siitepölyspektrien perusteella nykyajan tundran alueelle. Voimakkaat jokivirrat virtasivat Keski-Aasian tasangoilla ja täyttivät Aralmeren altaan vedellä plus 72 metriin asti, monet niistä kuljettivat vettä Kaspianmerelle. Turkmenistanin Karakumin autiomaa on näiden muinaisten kanavien hajallaan oleva hiekkaesiintymä.

Yleisesti ottaen fyysis-maantieteellinen tilanne lämpimien jääkausien välisten aikakausien aikana koko entisen Neuvostoliiton alueella oli suotuisampi kuin nyt. Se oli sama Skandinavian maissa ja Keski-Euroopan maissa.

Valitettavasti geologit, jotka tutkivat planeettamme evoluution viimeisen miljoonan vuoden geologista historiaa, eivät ole tähän mennessä olleet mukana keskustelussa kasvihuoneilmiön ongelmasta. Ja geologit voisivat tehdä arvokkaita lisäyksiä olemassa oleviin ideoihin. Erityisesti on selvää, että kasvihuoneilmiön mahdollisten seurausten oikeaan arvioimiseen tulisi käyttää laajemmin paleografisia tietoja aikaisemmista merkittävistä ilmaston lämpenemisestä. Tällaisten, nykyään tunnettujen tietojen analyysi antaa meille mahdollisuuden ajatella, että kasvihuoneilmiö, toisin kuin yleinen käsitys, ei aiheuta katastrofeja planeettamme kansoille. Päinvastoin, monissa maissa, myös Venäjällä, se luo nykyistä suotuisammat ilmasto-olosuhteet.

Kysymyksiä itsehillintää varten

1. Aineiden tärkeimpien biokemiallisten kiertokulkujen ydin.

2. Mikä on biokemiallinen hiilen kiertokulku?

3. Mitä termi "kasvihuoneilmiö" tarkoittaa ja mihin se liittyy? Lyhyt arviosi ongelmasta.

4. Onko ilmaston lämpenemisen uhka mielestäsi olemassa? Perustele vastauksesi

Autonominen korkea-asteen koulutuslaitos

Leningradski valtion yliopisto niitä. A.S. Pushkin

RAPORTOINTI

tässä aiheessa:

Litosfäärin, hydrosfäärin ja ilmakehän vuorovaikutus.

Filologian tiedekunta, Kurssi 1

Valvoja: lääkäri biologiset tieteet,

Professori Feodor Efimovich Ilyin.

Pietari-Pushkin

1. Esittely.

2. Biosfäärin osat.

3. Ilmakehän, litosfäärin ja hydrosfäärin vuorovaikutus.

4. Yhteenveto.

5. Lähteet.

Johdanto.

Ympäristö- välttämätön edellytys yhteiskunnan elämälle ja toiminnalle. Se toimii sen elinympäristönä, tärkeimpänä luonnonvarojen lähteenä ja sillä on suuri vaikutus ihmisten henkiseen maailmaan.

Luonnollinen ympäristö on aina ollut ihmisen olemassaolon lähde. Ihmisen ja luonnon välinen vuorovaikutus on kuitenkin muuttunut eri tavalla historialliset aikakaudet, ja hydrosfäärin, ilmakehän ja litosfäärin yhdistävät prosessit ovat vakioita.

V. V. Dokuchaev, joka löysi maantieteellisen vyöhykejaon lain, totesi, että luonnossa kuusi luonnolliset ainesosat: litosfäärin maankuori, ilmakehän ilma, hydrosfäärin vesi, biosfäärin kasvisto ja eläimistö sekä maaperä vaihtavat jatkuvasti ainetta ja energiaa keskenään.

Biosfäärin kolme komponenttia - hydrosfääri, ilmakehä ja litosfääri - liittyvät läheisesti toisiinsa ja muodostavat yhden toiminnallisen järjestelmän.

Biosfäärin osat.

Biosfääri(kreikan kielestä bios - elämä; sphaire - pallo) - Maan kuori, jonka koostumuksen, rakenteen ja energian määrää elävien organismien yhteinen toiminta.

Biosfääri kattaa maankuoren yläosan (maaperä, emokivi), joukon vesistöjä (hydrosfääri), alempi osa ilmakehä (troposfääri ja osittain stratosfääri) (kuva 1). Elämänalueen rajat määrittävät organismien olemassaololle välttämättömät olosuhteet. Elämän ylärajaa rajoittaa ultraviolettisäteiden voimakas pitoisuus, pieni ilmakehän paine ja matala lämpötila. Vain kriittisten ekologisten olosuhteiden vyöhykkeellä 20 km korkeudessa alemmat organismit- bakteerien ja sienten itiöt. Lämpö maankuoren sisätila (yli 100 °C) rajoittaa elämän alarajaa. Anaerobisia mikro-organismeja löytyy 3 km:n syvyydestä.

Biosfääri sisältää osia hydrosfääristä, ilmakehästä ja litosfääristä.

Hydrosfääri- yksi Maan kuorista. Se yhdistää kaikki vapaat vedet (mukaan lukien Maailman valtameri, maavedet (joet, järvet, suot, jäätiköt), pohjavedet), jotka voivat liikkua aurinkoenergian ja gravitaatiovoimien vaikutuksesta, siirtyä tilasta toiseen. Hydrosfääri liittyy läheisesti muihin Maan kuoriin - ilmakehään ja litosfääriin.

Hydrosfääriin on keskittynyt lähes koko vedyn ja hapen massa, samoin kuin natrium, kalium, magnesium, boori, rikki, kloori ja bromi, joiden yhdisteet liukenevat hyvin luonnonvesiin; 88 % biosfäärin hiilen kokonaismassasta on liuennut hydrosfäärin vesiin. Veteen liuenneiden aineiden läsnäolo on yksi elävien olentojen olemassaolon edellytyksistä.

Hydrosfäärin pinta-ala on 70,8% maapallon pinta-alasta. Pintaveden osuus hydrosfäärissä on hyvin pieni, mutta ne ovat erittäin aktiivisia (vaihtuu keskimäärin 11 päivän välein), ja tämä on alku lähes kaikkien makean veden lähteiden muodostumiselle maalla. Makean veden määrä on 2,5 % kokonaismäärästä, kun taas lähes kaksi kolmasosaa tästä vedestä löytyy Etelämantereen, Grönlannin, napasaarten, jäälauttojen ja jäävuorten jäätikköistä, vuoren huiput. Pohjavesi on eri syvyyksillä (jopa 200 m tai enemmän); syvät maanalaiset akviferit ovat mineralisoituneita ja joskus suolaisia. Itse hydrosfäärissä olevan veden, ilmakehän vesihöyryn, maaperän pohjaveden ja maankuoren lisäksi elävissä organismeissa on biologista vettä. Kun elävän aineen kokonaismassa biosfäärissä on 1400 miljardia tonnia, biologisen veden massa on 80% tai 1120 miljardia tonnia.

Valtaosa hydrosfäärisistä vesistä on keskittynyt Maailman valtamereen, joka on tärkein vesikierron sulkeva lenkki luonnossa. Se vapauttaa suurimman osan haihtuvasta kosteudesta ilmakehään.

Maan litosfääri koostuu kahdesta kerroksesta: maankuoresta ja osasta ylävaippaa. Maankuori on maan uloin kiinteä kuori. Kuori ei ole ainutlaatuinen muodostuma, joka on luontainen vain maapallolle, koska. löytyy useimmilta planeetoilta maanpäällinen ryhmä, Maan satelliitti - Kuu ja jättiläisplaneettojen satelliitit: Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus. Kuitenkin vain maapallolla on kahdenlaisia ​​​​kuorta: valtamerellinen ja mannermainen.

valtameren kuori koostuu kolmesta kerroksesta: ylempi sedimentti, välibasaltti ja alempi gabbro-serpentiniitti, joka viime aikoihin asti sisältyi basaltin koostumukseen. Sen paksuus vaihtelee 2 km:stä valtameren keskiharjanteilla 130 km:iin subduktiovyöhykkeillä, joissa valtameren kuori sukeltaa vaippaan.

Sedimenttikerros koostuu hiekasta, eläinjäännöksistä ja saostuneista mineraaleista. Sen pohjalla esiintyy usein ohuita metallisedimenttejä, jotka eivät ole johdonmukaisia ​​iskun aikana ja joissa vallitsee rautaoksidit.

Yläosan basalttikerros koostuu holeiiittisista basalttilaavoista, joita kutsutaan myös tyynylaavoiksi, koska tyypillinen muoto. Se on paljastunut monissa paikoissa valtameren keskiharjanteiden vieressä.

Gabbro-serpentiniittikerros on suoraan ylemmän vaipan yläpuolella.

mannermainen kuori, kuten nimestä voi päätellä, sijaitsee maan mantereiden alla ja suuria saaria. Kuten valtameren mannermainen kuori, se koostuu kolmesta kerroksesta: ylemmistä sedimenttikerroksista, keskigraniittisesta ja alemmasta basaltista. Tämän tyyppisen kuoren paksuus nuorten vuorten alla on 75 km, tasangoilla 35-45 km, saarikaarien alla se on pienentynyt 20-25 km:iin.

Mannerkuoren sedimenttikerroksen muodostavat: saviesiintymät ja matalien merialtaiden karbonaatit.

Maankuoren graniittikerros muodostuu magman tunkeutumisen seurauksena maankuoren halkeamiin. Koostuu piidioksidista, alumiinista ja muista mineraaleista. 15-20 kilometrin syvyydessä on usein jäljitetty Konradin raja, joka erottaa graniitti- ja basalttikerrokset.

Basalttikerros muodostuu emäksisten (basalttilaavojen) vuotamisen yhteydessä maan pinnalle levyn sisäisen magmatismin vyöhykkeillä. Basaltti on graniittia raskaampaa ja sisältää enemmän rautaa, magnesiumia ja kalsiumia.

kokonaispaino Maankuoren koon arvioidaan olevan 2,8 × 1019 tonnia, mikä on vain 0,473% koko maapallon massasta.

Maankuoren alla olevaa kerrosta kutsutaan vaipaksi. Alhaalta maankuoren erottaa ylävaipasta Mohorovic- tai Moho-raja, jonka kroatialainen geofyysikko ja seismologi Andrei Mohorovic määritti vuonna 1909.

Vaippa Golitsyn-kerros jakaa sen ylempään ja alempaan kerrokseen, joiden välinen raja kulkee noin 670 km:n syvyydessä. Ylävaipan sisällä erottuu astenosfääri - lamellikerros, jonka sisällä seismisten aaltojen nopeudet laskevat.

Maan litosfääri on jaettu tasoihin. Alustat- Nämä ovat suhteellisen vakaita alueita maankuoressa. Ne syntyvät aiemmin olemassa olevien erittäin liikkuvien taitettujen rakenteiden paikalle, jotka muodostuivat geosynklinaalisten järjestelmien sulkemisen aikana, kun ne muuttuvat peräkkäin tektonisesti vakaiksi alueiksi.

Litosfäärialustat kokevat pystysuoran värähteleviä liikkeitä: mene ylös tai alas. Samanlaiset liikkeet liittyvät niihin, joita esiintyi toistuvasti koko ajan geologinen historia Meren rikkomusten ja taantumisen maat.

Keski-Aasiassa Keski-Aasian vuoristovyöhykkeiden muodostuminen: Tien Shan, Altai, Sayan jne. liittyy uusimpiin alustojen tektonisiin liikkeisiin. Tällaisia ​​vuoria kutsutaan elvytetyiksi (epiplatformit tai epiplatform orogeeniset vyöhykkeet tai toissijaiset orogeenit). Ne muodostuvat orrogeneesikausien aikana geosynkliinisten vyöhykkeiden viereisillä alueilla.

Tunnelma- Maapalloa ympäröivä kaasukuori, yksi geosfääreistä. Sen sisäpinta peittää hydrosfäärin ja osittain maankuoren, kun taas sen ulkopinta rajoittuu ulkoavaruuden maanläheiseen osaan. Ilmakehän katsotaan olevan se alue maapallon ympärillä, jossa kaasumainen ympäristö pyörii yhdessä koko maan kanssa; Tällä määritelmällä ilmakehä siirtyy planeettojenväliseen avaruuteen asteittain, noin 1000 km:n korkeudelta maanpinnasta alkavassa eksosfäärissä ilmakehän raja voidaan vetää ehdollisesti myös 1300 km:n korkeudelle.

Maan ilmakehä syntyi kahden prosessin seurauksena: kosmisten kappaleiden aineen haihtuminen niiden putoamisen aikana maan päälle ja kaasujen vapautuminen tulivuorenpurkauksissa (Maan vaipan kaasunpoisto). Valtamerten erottuessa ja biosfäärin ilmaantumisen myötä ilmakehä muuttui kaasunvaihdon seurauksena veden, kasvien, eläinten ja niiden hajoamistuotteiden kanssa maaperässä ja soissa.

Tällä hetkellä maapallon ilmakehä koostuu pääasiassa kaasuista ja erilaisista epäpuhtauksista (pöly, vesipisarat, jääkiteet, merisuolat, palamistuotteet). Ilmakehän muodostavien kaasujen pitoisuus on lähes vakio, lukuun ottamatta vettä (H2O) ja hiilidioksidia (CO2).

Ilmakehän kerrokset: 1 troposfääri, 2 tropopaussi, 3 stratosfääri, 4 stratopaussi, 5 mesosfääri, 6 mesopaussi, 7 termosfääri, 8 termopaussi

Otsonikerros on stratosfäärin osa 12-50 km:n korkeudella (trooppisilla leveysasteilla 25-30 km, lauhkeilla leveysasteilla 20-25, polaarisilla 15-20), ja korkein otsonipitoisuus muodostuu altistuminen UV-säteily Aurinko molekyylihapella (O2). Samaan aikaan, kanssa suurin intensiteetti, juuri hapen dissosiaatioprosessien vuoksi, jonka atomit muodostavat sitten otsonin (O3), tapahtuu auringon spektrin ultraviolettisäteilyn lähellä olevan (näkyvään valoon) osan absorptio. Lisäksi otsonin dissosioituminen ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta johtaa sen vaikeimman osan imeytymiseen.