Владимир Живетин - Биосферные риски

Мощная конвекция рождает тучу – грозовое кучевое облако, его обычная высота в средних широтах равна 7–10 км, а вблизи экватора она достигает 12–15 км. В тучах имеются восходящие и нисходящие потоки воздуха. Последние возникают за счет падающих льдинок и капель дождя. Осадки – это одно из звеньев в круговороте воды на Земле, причем в их выпадении прослеживается сильная неравномерность. Выделяют гумидные (влажные) и аридные (засушливые) зоны. Максимальное количество осадков выпадает в зоне тропических лесов (до 2000 мм/год), а в некоторых пустынях тропического пояса всего лишь 0,18 мм/год. Зоны с количеством осадков менее 250 мм/год считаются засушливыми (критическими для жизни).

Ветер.Как правило, мощная облачность располагается над теми местами, где давление у поверхности Земли низкое. Туда стремятся, закручиваясь кариолисовыми силами, поверхностные ветры, которые, в свою очередь, обусловлены разной степенью прогрева земной поверхности. В центре такого циклона воздух поднимается вверх и, охлаждаясь, образует облака. В верхних слоях атмосферы над областью пониженного давления, напротив, давление атмосферного воздуха выше среднего, характерного для данной высоты. В верхней тропосфере воздух, гонимый избыточным давлением, расходится от центра циклона.

Антициклоном называется область повышенного атмосферного давления у поверхности Земли. В антициклоне сухой воздух опускается из верхней тропосферы, поэтому над теми местами, где находится антициклон, безоблачное, ясное небо. Циклоны и антициклоны имеют размеры до 3000 км в поперечнике и среднее время жизни около недели.

Есть на Земле один постоянный циклон, и летом, и зимой стоящий около Исландии. Он рождается встречей теплых вод Гольфстрима с холодным полярным воздухом. Над всей Исландией всегда облачное небо. В нашей стране зимой погоду во многом определяет Сибирский антициклон. Главную роль в его формировании играют Гималаи, не пропускающие на север влажный воздух Индийского океана.

Ветры, рожденные у экватора, расходятся по всей планете, хотя, как мы видим, довольно сложным образом. Оценка скорости ветров и времени переноса кинетической энергии атмосферы на расстояние земного радиуса дает значение соответственно V ≈ 10 м/с и t ≈ 1 неделя. Разумеется, это средние значения названных параметров, однако по ним можно судить о распределении примесей в атмосферном воздухе планеты. Более долгосрочные прогнозы погоды связаны с изменением условий нагревания Земли.

Газовый состав атмосферывключает преимущественно азот (78,09 % по объему) и кислород (20,94 % по объему) с примесью незначительного количества диоксида углерода, аргона и некоторых других газов. В верхних слоях атмосферы (25–40 км) содержится озон, а в нижних слоях присутствуют твердые и жидкие частицы (вода, оксиды разных веществ, пыль и дым). Озон выполняет экранирующую роль по отношению к ультрафиолетовой части солнечного спектра, губительного для всего живого. Примеси мельчайших частиц (пыльца растений, дымы, гигроскопические соли, твердые и жидкие оксиды и др.) влияют на прозрачность атмосферы, препятствуя прохождению солнечных лучей к поверхности Земли.

Наиболее острой является проблема загрязнения атмосферы серосодержащими веществами. Диоксид серы оказывает вредное воздействие на растения, угнетая жизнедеятельность клеток. Листья растений сначала покрываются бурыми пятнами, а затем засыхают. Диоксид серы и другие соединения раздражают слизистую оболочку глаз и дыхательные пути. Продолжительное действие даже малых концентраций SO 2ведет к возникновению хронического гастрита, гепатита, бронхита, ларингита и других заболеваний. С наличием в воздухе SO 2связано выпадение кислых атмосферных осадков. Отмечены случаи выпадения осадков, соответствующие повышению кислотности по сравнению с нормой в 4000 раз.

Мелкие частицы пыли проникают в дыхательные пути и раздражают слизистые оболочки. Пыль, содержащая ядовитые вещества (мышьяк, ртуть, свинец), приводит к отравлениям. Асбестовая пыль способна вызвать фиброз легких, она также усиливает вредное воздействие диоксида серы. Ряд металлов (мышьяк, хром и др.) отнесен к веществам, вызывающим раковые заболевания. Оксид углерода инактивирует гемоглобин, обуславливая кислородную недостаточность тканей, вызывая расстройства нервной и сердечно-сосудистой систем, способствуя развитию атеросклероза. Химические превращения в атмосфере инициируются главным образом продуктами фотолиза таких молекул, как О 3, О 2, Н 2О, N 2О, NО 2. Присутствие свободных радикалов приводит к смогу. Основные продукты фотохимических реакций – альдегиды, кетоны, СО, СО 2, органические нитраты и оксиданты.

Вода —неотъемлемая часть всего живого на Земле. Вода океанов, морей, поверхностные и подземные воды суши, содержащиеся в реках, озерах, ледниках, составляют в совокупности гидросферу. В литосфере вода содержится в порах и более крупных полостях горных пород, либо находится во взаимосвязи с породами минералов. В атмосфере вода встречается в различных состояниях – в виде облаков, дождя, снега. Подвижность воды во всех фазах определяет ее способность перемещаться из одной среды в другую под воздействием температурных изменений, силы тяжести, а также химических и биологических процессов. Совокупность всех перемещений воды составляет гидрогеологический цикл.

Из 510 млн. км 2общей площади земной поверхности на Мировой океан приходится 361 млн. км 2(71 %). Океан – главный приемник и аккумулятор солнечной энергии, поскольку вода обладает высокой теплоемкостью (4,18 кДж/кг·К). Турбулентные потоки и поверхностные течения перемешивают верхний слой океана на глубину, примерно равную 100 м.

Главными неорганическими компонентами поверхностных и подземных вод являются катионы водорода, кальция, магния, натрия, калия и анионы CO – 3, HCO – 3(карбонат и бикарбонат), Cl –(хлорид), SO 2– 4(сульфат) и OH –(гидроксил). Жесткость воды обуславливается избытком ионов бикарбонатов, образующихся в результате растворения известняков и других известняковых пород, либо наличием ионов сульфатов, получающихся при растворении гипса, а также при окислении сульфатов.

Из наиболее значимых для организмов абиотических факторов в водных объектах отмечают соленость воды, т. е. содержание в ней растворенных карбонатов, сульфатов, хлоридов. В пресных водах их мало, причем преобладают карбонаты (до 80 %). Воды открытого океана содержат в среднем 35 г/л солей. Здесь преобладают хлориды и отчасти сульфаты. Характеристика химических свойств воды связана с присутствием в ней растворенного кислорода, обеспечивающего дыхание водных организмов и окисление поступающих в воду с промышленными выбросами минеральных веществ.