Почему океан испаряется, а в реках пресная вода?

Мы уже с вами как то обсуждали такой вопрос «почему рыба в море не соленая?». Давайте теперь вернемся казалось бы к совсем школьному вопросу — почему вода в морях и океанах соленая.

Давайте для начала вспомним, как вообще определяют соленость воды. Концентрацию какого-либо вещества в жидкости принято измерять в процентах (1/100 доля) или в промилле (1/1000 доля). Для определения солености воды решили использовать промилле, причем за точку отсчета выбрали концентрацию солей воды Бискайского залива — там она составляет 35 промилле. Это означает, что в литре Бискайской воды растворено 35 грамм различных солей.

Границу между пресной и соленой воду определили в 1 промилле — вся вода где растворено солей меньше 1 грамма является пресной, больше — соленой. Почувствовать соленость в 1 промилле не совсем просто, а вот ощутить разницу вкуса вод различных морей очень даже реально.

Максимальной соленостью обладает Мертвое море, где она может достигать 350 промилле (в литре воды содержится до 350 грамм солей), правда это и не море, а бессточное озеро. Минимальная соленость в 7 промилле в водах Балтийского моря. Средняя соленость Мирового океана 35 промилле.

Еще во время сидения за школьной партой практически каждый человек слышал объяснение солености морской воды из уст учителя географии. Педагог рассказывал, что с поверхности океанов и морей вода испаряется очень чистой — чуть ли ни дистиллированной. Различных веществ в ней реально мало, поэтому солей почти нет. А выпав на поверхность земли (а дождевая вода почти вся пришла из морских испарений), она впитывается в почву. Затем под землей вода собирается в ручейки, которые на поверхности объединяются в реки и впадают в моря. Так происходит гидрологический цикл или круговорот воды в природе.

На своем пути к морю речная вода размывает минеральные породы и растворяет в себе некоторую часть солей. Концентрация этих солей невелика, поэтому речная вода на всем протяжении остается пресной. Накопленные по пути соли сбрасываются в Мировой океан, а из него деться некуда — ведь испаряется чистая вода, без примесей. Если учесть, что подобный круговорот длится миллиарды лет, то становится вполне понятно из-за чего морская вода имеет соленый вкус.

Эта теория хорошо объясняет соленость Мирового океана и большую концентрацию солей в некоторых бессточных водоемах. Но морская вода содержит в основном привычную всем поваренную соль

NaCl, концентрация других соединений во много раз меньше. А пресная вода рек больше всего насыщена карбонатами, то есть солями угольной кислоты. Было бы логично, если бы карбонатов содержалось много и в морской воде, но ведь этого как раз и нет.

Не так давно ученые выдвинули новую теорию, которая быстро завоевала популярность в научных кругах. Уже нет ни у кого сомнения, что в дни когда Земля была молодой, на ее поверхности текла бурная вулканическая деятельность. Крупные извержения были ежедневной нормой.

В атмосферу поступало весьма изрядное количество вулканических газов, они были насыщены хлором, фтором и бромом в несвязанном виде. Эти газы быстро вступали в соединение с водяным паром образуя различные кислоты. Затем эти получившиеся жидкости выпадали кислотными дождями, в том числе и в первоначально образовавшийся океан, так что вода в нем поначалу была всегда кислая.

Кислоты Мирового океана обладали высокой химической активностью и вступали с металлами поверхности дна (натрий, калий, магний) в соединения. А соединения кислоты с металлом и приводит к образованию соответствующих солей. Отсюда и появился привычный вкус морской воды. Со временем вулканическая активность планеты упала. Примерно полмиллиарда лет назад кислоты оказались нейтрализованы, а океанская вода приобрела нынешний вкус.

Как вам такая теория?

Вот вам для справки, для кабеля апвпу2г расшифровка будет звучать так: изготовлен на основе алюминиевых жил (А), изоляция которых выполнена из сшитого полиэтилена (Пв). Внешняя оболочка сделана из того же материала, о чем свидетельствует индекс П. Пу указывает на наличие утолщенной полиэтиленовой внешней оболочки. 2г говорит о двойной герметизации кабеля водоблокирующими и алюмополимерными лентами. А вот по ссылке можно узнать какая на кабель авббшв 1 4х120 цена и есть ли на остатках кабель ппгнг а hf 3х4

Ученый Томского политехнического университета показал, как происходит испарение водных растворов солей. Оказалось, что растворы солей испаряются совсем не так, как чистая вода, а в их испарении важную роль играет конвекция, что прежде не учитывалось.

«Испарение воды регулирует теплообмен и в этом качестве используется, например, в биологии. Высококонцентрированные водные растворы соли применяются в химической промышленности и в энергетике, в абсорбционных тепловых насосах. При этом испарение многокомпонентных растворов, в том числе водных растворов солей, изучено слабо.

Новые данные, полученные экспериментально, помогут скорректировать модели испарения и повысить эффективность технологических циклов в различных областях энергетики», — рассказал автор исследования, ведущий научный сотрудник кафедры автоматизации теплоэнергетических процессов ТПУ Сергей Мисюра.

В процессе эксперимента ученый осаждал на рабочую поверхность капли воды и водных растворов солей — бромида лития, хлорида кальция и хлорида лития. Начальная температура капель была равна температуре окружающего воздуха, 21 °С, а испарение проводилось при нагреве стенки от 80 до 150 °С. Оказалось, испарение капель раствора соли принципиально отличается от испарения капли воды при интенсивном пузырьковом кипении.

Скорость испарения небольшой капли воды во времени более-менее постоянна. Капля солевого раствора ведет себя совсем не так. Во время кипения раствора меняется концентрация соли, и из-за этого процесс дробится на несколько временных отрезков, в каждом из которых меняется как скорость испарения, так и роль конвекции. «Концентрация растворов постоянно изменялась, ведь вода испаряется, а соль остается. Эти изменения отражаются на геометрии самой капли и на физико-химических свойствах раствора. Колебания температуры внутри капли и на ее поверхности влияют на теплообмен между поверхностью стенки капли и воздухом.

Возникающее из-за конвекции движение воздуха ускоряет испарение капель с меняющейся концентрацией. Однако этим фактором, как и теплопереносом внутри самой капли, в теоретических моделях до сих пор пренебрегали как несущественным. Мы же показали, что таким образом предполагаемая скорость испарения может быть ошибочно занижена почти в десять раз», — сказал Мисюра. Предсказание скорости испарения капель солевых растворов необходимо для разработки новых технологий струйной печати и покрытий, медицинской диагностики и охлаждения микроэлектроники. Статья с исследованием опубликована в журнале Scientific Reports.

Испаре́ние — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). При испарении с поверхности жидкости или твёрдого тела вылетают (отрываются) частицы (молекулы, атомы), при этом их кинетическая энергия должна быть достаточна для совершения работы, необходимой для преодоления сил притяжения со стороны других молекул жидкости.

Испарение твердого тела называется сублимацией (возгонкой), а парообразование в объёме жидкости — кипением. Испарение — эндотермический процесс, при котором поглощается теплота фазового перехода — теплота испарения, затрачиваемая на преодоление сил молекулярного сцепления в жидкой фазе и на работу расширения при превращении жидкости в пар.

Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. Кроме того, на испарение влияет скорость внешней (по отношению к веществу) диффузии, а также свойства самого вещества: к примеру, спирт испаряется гораздо быстрее воды. Важным фактором является также площадь поверхности жидкости, с которой происходит испарение: из узкого стакана оно будет происходить медленнее, чем из широкой тарелки.

Рассмотрим данный процесс на молекулярном уровне: молекулы, обладающие достаточной энергией (скоростью) для преодоления притяжения соседних молекул (то есть самые быстрые), вырываются за границы вещества (жидкости). При этом средняя энергия оставшихся молекул становится меньше (жидкость остывает). Например, очень горячая жидкость: мы дуем на её поверхность, чтобы остудить, при этом мы ускоряем процесс испарения.Испаряться могут не только жидкости, но и твердые тела. Процесс испарения твердого тела называется сублимацией (или возгонкой). Легко наблюдать образование кристалликов йода из паров йода. Достаточно 2-3 кристаллика йода положить в пробирку и нагреть ее в пламени спиртовки. Можно видеть, что кристаллики йода не плавятся, а испаряются, образуя темно-бурые пары, которые на холодных стенках пробирки оседают в виде пятен. Рассматривая эти пятна через лупу, легко обнаружить, что они представляют собой группы кристалликов.

Факт сублимации твердых фаз убедительно подтверждается и просто в жизни: хорошо известен факт высыхания белья на морозе. Испаряющиеся частицы твердого тела образуют над ним пар совершенно так же, как это происходит при испарении жидкости. При определенных давлении и температуре пар и твердое тело могут находиться в равновесии. Пар, находящийся в равновесии с твердым телом, также называется насыщенным паром. Как и в случае жидкости, давление насыщенного пара над твердым телом зависит от температуры, быстро уменьшаясь с понижением температуры. Без труда можно убедиться в том, что ряд веществ, имеющих острый запах при комнатной температуре, теряет его при низкой. В принципе любое твердое вещество сублимирует (именно любое, даже железо или медь). И если мы не замечаем возгонки, то это означает лишь, что плотность насыщенного пара незначительна.

Кривая зависимости давления, насыщенного пара сублимирующих твердых тел от температуры. Эта кривая является линией равновесия твердой и газообразной фаз. Область слева от кривой соответствует твердому, справа от нее – газообразному состоянию.Сублимация, так же, как и плавление, связана с разрушением кристаллической решетки и требует порцию необходимой для этого энергии. Эта энергия определяет скрытую теплоту сублимации, которая равна скрытой теплоте перехода из газообразного состояния в кристаллическое. Теплота возгонки равна поэтому сумме теплоты плавления и парообразования.

По сути каждое вещество во вселенной испаряется. Молекулы с поверхности улетают в окружающую среду. Запахи, которые мы чувствуем это молекулы любого предмета, залетевшие к нам в нос.

Всё вокруг нас испаряется и рано или поздно испарится?

Перед человечеством стоит масштабная задача — сохранение воздушной оболочки, защищающей планету. Федеральный закон не случайно называет этот газовый слой «жизненно важным» компонентом, ведь газовая оболочка содержит воздух, который необходим нам для жизни. К сожалению, не все компоненты полезны и безопасны для здоровья. Причиной этого становится серьезная экологическая проблема — загрязнение атмосферы.

Виды загрязнителей воздуха

Самые крупные источники загрязнения делятся на следующие группы:

1. Химические элементы. К основному виду загрязнения относят газообразные вещества, попадающие в атмосферу планеты. Загрязнение атмосферы происходит такими веществами как диоксид серы, альдегиды, тяжёлые металлы, оксиды углерода, радиоактивные изотопы, аммиак, и углеводороды.

2. Физические загрязнители. К физическим явлениям, обуславливающим загрязнение атмосферного воздуха, относятся:

• радиоактивное излучение, в том числе космическое;
• твёрдые частицы и иные загрязняющие атмосферный воздух вещества;
• шумовое воздействие (слишком громкие звуки, колебания на низких частотах, которые вызывают дезориентацию у птиц и нарушают баланс экосистем);
• тепловые выбросы;
• электромагнитное воздействие.

3. Механические загрязнители. Механическое воздействие на воздух считается подвидом физического. Веществами, загрязняющими атмосферу, являются пыль, получаемая при производстве цемента; угольная сажа; частицы резины, поднимающиеся в небо от истирающихся покрышек и т.д.

4. Биологические загрязнители. К естественным факторам, влияющим на состояние воздуха, относят преимущественно микробное загрязнение. Основным загрязнителем называют грибные споры и бактерии, поднимающиеся в небо. Свою роль играют вирусы, вегетативные формы жизни, а также отходы жизнедеятельности.

Основные химические загрязнители атмосферы

• кислород – от 19 до 22%;
• азот – от 75 до 85 %;
• углекислый газ – от 0,02 до 0,05 %;

В воздухе могут появиться неестественные элементы загрязнения, вызванные природными факторами – вулканами, горением торфяников, песчаными бурями. Их пагубное действие проходит с течением времени.

Урбанистический источники загрязнения негативно влияют на состав воздуха, привнося в него:

• оксид углерода;
• оксид азота;
• метан;
• свинец;
• диоксид серы;
• тяжелые металлы.

Классификация химических загрязнителей атмосферы по источнику:

• бытовые отходы концентрирующиеся на полигонах хранения;
• промышленные выбросы химических соединений.

Промышленность

Промышленные предприятия приводят к выбросу химических веществ в атмосферу. Максимальное количество загрязнителей поставляют металлургия, химическая промышленность, нефтепереработка, стройиндустрия, топливные и энергетические предприятия. Объем выбросов обуславливается масштабами заводов.

Теплоэлектростанции

Лидирующую позицию в загрязнении воздуха занимают теплоэлектростанции, обеспечивающие 30% от общего объема выбросов. Сера, азот, ванадий, углекислый газ, мелкие частицы от топлива, хром, молибден поподают в воздух из труб тепловых станций.

Результатом становится смог и повисающий густой туман, не дающий свободно дышать, отравлющий воздух, вызывающий аллергические реакции, болезни легких, онкологию, болезни нервной системой. Проблема требует внимания и мер по уменьшению негативного эффекта.

Технологический прогресс позволил сформировать довольно чёткую классификацию. Теперь у учёных есть средства обнаружения загрязнителей, разработаны критерии, позволяющие оценить ущерб экологии.

1. Естественные источники. Иногда влияние природных катаклизмов было во много раз серьёзнее, чем вред, нанесённый природе человечеством. Примером такой ситуации служит упавший метеорит, из-за которого предположительно началось вымирание динозавров. Основные факторы, влияющие на экологию:

• извержения вулканов;
• ветер;
• испарение солей из Мирового океана;
• вызванные молниями пожары.

Арбол де Пьедра (дерево скальных пород), известное каменное дерево, образованное порывами ветра в пустыне Силоли в Эдуардо Аваро, Национальный заповедник Андской фауны в Боливии

2. Ветровая эрозия. Сильный ветер способен кардинально изменить ландшафт планеты. Влияние ветра на атмосферу проявляется в том, что пыль и камни поднимаются в небо. Засорённый пылью воздух опасен для птиц.

В сочетании с другими видами загрязнения, например, радиоактивным, это создаёт повышенную опасность для флоры и фауны. Дышать таким воздухом опасно.

3. Вулканическая деятельность. Из-за извержений вулканов в атмосферу поднимаются тысячи тонн сажи и раскалённых газов. Происходит тепловое и пылевое загрязнение воздуха. Вулканический пепел смертельно опасен при попадании в дыхательные пути. Жертвами извержений становятся птицы и обитатели воды и суши.

4. Испарение солей с поверхности океанов и морей. Этот процесс не относится к главным причинам загрязнения атмосферы, но оказывает на неё влияние.

В год испаряется около 450 000 кубических километров воды.

При её конденсации выделяется много теплоты, поэтому большую часть энергии атмосфера получает в виде пара.

5. Продукты жизнедеятельности флоры и фауны. Источником проблем бывают бактерии и грибные споры, переносимые ветром, а также разлагающиеся экскременты животных. Выделяющиеся при этом газы поднимаются в воздух. Сюда же относится гниение останков растений.

6. Лесные пожары.

Ежегодно в России сгорает до 40 млн гектаров леса.

Причиной возгорания обычно служит удар молнии в сухое дерево. В результате пожара в небо поднимаются тонны сажи и пепла.

Частицы космической пыли

7. Космическая пыль. Любая планета подвергается бомбардировке космическими частицами, оставшимися после образования звёздных систем. Небольшие частицы сгорают в атмосфере, более крупные достигают поверхности Земли. Метеорит оставляет кратер, из-за чего в небо поднимаются тысячи тонн пыли и камней.

Антропогенные источники засорения воздуха — следствие технического прогресса и развития человеческого вида.

1. Промышленные выбросы. Больше всего атмосферу загрязняют предприятия черной и цветной металлургии, а также химические производства. Заводы выбрасывают колоссальное количество газов и твёрдых веществ:

• диоксида серы;
• свинца;
• сероуглерода;
• ксилола.

2. Энергетические предприятия. ТЭС работают на ископаемом топливе (угле), выбрасывая в воздух СО2. Среди других загрязнителей угарный газ, тяжёлые металлы (соединения свинца), углеводороды, сажа и несгоревшие частицы горючего.

3. Выхлопные газы.

На транспорт приходится 17 % глобального выброса парниковых газов.

ДВС выделяют оксид углерода и азота, диоксид серы, сажу и углеводороды. При частичном сгорании топлива наносится более серьезный урон атмосфере. Бензиновые и дизельные двигатели одинаково опасны для окружающей среды. Наибольший вред наносит легковой автотранспорт, так как он более распространён, хотя грузовик потенциально опаснее: двигатели большего объёма выбрасывают больше вредных веществ.

4. Добыча нефти и полезных ископаемых. Большую опасность представляют пожары на местах добычи нефти. Природные месторождения содержат достаточно топлива, чтобы горение продолжалось неделями, пока пожарные пытаются погасить пламя. За это время смог накрывает огромную территорию.

5. Использование химикатов в сельском хозяйстве. Ветер переносит пестициды на новые территории, в результате они попадают в почву и воду. Загрязнение атмосферы происходит в результате развития животноводства. Скот на пастбищах выделяет метан в виде кишечных газов. Этот газ выделяется также из коровьего навоза.

6. Курящие люди. При сгорании табака в окружающую среду выделяются:

Влияния на атмосферу в целом они не оказывают, но ухудшают качество воздуха в отдельном помещении. 7. Линии электропередач. ЛЭП служат одним из источников загрязнения потому, что вокруг проводов существует электромагнитное поле высокой напряжённости. На воздух оно не влияет, но пагубно сказывается на живых организмах. Пчёлы, например, становятся агрессивнее. На находящихся вблизи ЛЭП растениях чаще встречаются внешние деформации.

Бытовые котельные

Бытовые котельные установки работают на газе, жидком дизельном топливе, мазуте, которые сжигаются для нагрева воды. При полном сгорании они выделяют около 0,1 г/м3 вредных веществ. В зависимости от выбранного теплоносителя в атмосферу попадают – перитная сера, пентаоксид ванадия, оксиды железа, кремния и марганца, сернистые соединения.

Выделенный углекислый газ отравляет живые организмы и не дает рассеиваться от земной поверхности инфракрасным лучам солнечного спектра. Результат – тепло задерживается между землей и пограничным слоем воздуха.

Уменьшая выбросы веществ в атмосферу, можно достичь положительного эффекта и снизить их общую концентрацию. Снижение скорости загрязнения позволяет отсрочить природную катастрофу для живых организмов.

Транспорт

Количество индивидуального и общественного транспорта на земном шаре увеличивается с ростом популяции человечества. Каждый автомобиль выделяет углеводород, оксид серы, оксид углерода, сажу, оксид азота, углеводородные соединения, сернистый ангидрид и диоксиды серы.

Автомобили выделяют большее количество загрязняющих веществ, в отличие от остальных видов транспорта. Крупные мегаполисы 70% отравляющих веществ получают из выхлопных и картерных газов.

Достигнуть снижения выбросов можно путем увеличения доли электротранспорта в общей массе – это мера начинает повсеместно внедряться в развитых странах.

Возможные последствия

Локальные последствия загрязнения атмосферы наблюдаются уже давно. Экологи спорят, приведёт ли оно к глобальному изменению климата.

• Разрушение озонового слоя. Загрязнение атмосферы приведёт к истончению и разрушению озонового слоя. В результате под действием ультрафиолетовых лучей повысится естественный радиационный фон. Озоновый слой – защита земли от УФ лучей становится меньше и меньше с каждым годом
• Изменение климата .Несоблюдение предприятиями норм по очистке выбросов приведёт к ухудшению экологической обстановки на земле, в воде и воздухе. Из-за парниковых газов зимы в северном полушарии становятся теплее. Выпадает меньше снега, и он хуже впитывает вредные вещества.
• Влияние на животных и человека. Вредные вещества вызывают такие болезни как астма, рак лёгких и т.д. На людей с заболеваниями органов дыхания нависший над городами смог влияет больше всего.
• Кислотные дожди. Вещества, содержащиеся в выбросах, взаимодействуют с влагой, и дождь становится кислотным. Загрязнённые осадки вызывают заболевания у людей и животных, из-за токсичных дождей погибают леса. Как появляются кислотные дожди

Популярные темы сообщений

• Китай Китай является одной из самых больших стран в нашем мире. По площади, он превышает один миллион квадратных километров. По населению, Китай расположен на первом месте и обгоняет все другие страны. Китай — великая страна, только в ней из космоса
• Храм Хоодо Япония На территории Японии существует немало храмов, которые придерживаются того или иного религиозного направления. Одним из хранителей религиозных традиций буддизма является храм Хоодо. Сегодня он представляет сохранившуюся часть старинных построек,
• Белладонна (растение) Беладонна – растение красивое, но в то же время и весьма ядовитое. К слову, также ее называют красавкой, но большинство людей все же помнит лишь первое, более привычное название. Что касается размеров, длина растения может достигать до двух метров.

Методы борьбы с проблемой

Экологи и правительства прорабатывают меры, как бороться с загрязнением воздуха. Некоторые идеи уже реализуются на практике, однако комплексных преобразований нет.

• Снижение промышленных выбросов. Предполагается установка продвинутых фильтров на трубы предприятий, чтобы избежать попадания в атмосферу наиболее вредных веществ.
• Современные методы утилизации и переработки отходов. Вместо сжигания или захоронения отходов предполагается использование грануляторов, дробилок, сушилок и т.д. Большим шагом к решению проблемы станет массовая переработка вторсырья.
• Использование альтернативных источников энергии. Солнечные, волновые и ветровые электростанции пока не могут удовлетворить потребность человечества в электричестве, однако их количество постепенно увеличивается.
• Посадка зелёных насаждений. Растения выделяют кислород и впитывают вредные вещества из атмосферы. Посадка деревьев и кустов позволяет противодействовать влиянию выбросов.
• Организация эко ферм. Основанные на экологически чистом труде фермерские хозяйства, не применяющие пестициды, снижают наносимый планете вред.
• Прочие варианты решения проблемы. Ученые разрабатывают инновационные способы очистки среды:

• очищающие воздух билборды;
• бетон, поглощающий смог;
• распыление химикатов, убирающих смог.

Загрязнение воздуха — глобальная проблема человечества

Основные глобальные проблемы, с которыми уже столкнулось человечество, повысив уровень загрязнения воздуха:

• Уменьшение озонового слоя, который обеспечивает существование экосистем на планете;
• Глобальное потепление – прямой результат возросшего дисбаланса газов в атмосфере и самая большая угроза и проблема, которую современный мир должен преодолеть, стремясь к выживанию.

Все эти деструктивные процессы в атмосфере вызваны как первичными, так и вторичными загрязнителями воздуха. К первым относятся – загрязняющие вещества, которые являются прямым результатом процесса. Например, двуокись серы, выбрасываемая с заводов.

Вторичные загрязнители вызваны смешиванием и реакциями первичных загрязнителей. Например, смог создается в результате взаимодействия нескольких первичных загрязнителей. Он относится ко вторичным загрязнителям.

Экономический ущерб от загрязнения атмосферы

Влияние загрязнения атмосферы на человека сказывается не только на состоянии здоровья. От него страдает экономика. Самые значительные потери, до 80% потери приходятся на долю медицины и ЖКХ.

Экономический ущерб от загрязнения атмосферы заметен и на коррозии металлов. В экологически благополучных регионах железо ржавеет в 20 раз медленнее, чем в городах с развитой промышленной и транспортной инфраструктурой. Скорость коррозии алюминия в сельской местности снижается в 100 раз, а стали в 30.

По экономическому благополучию ударили и кислотные осадки. Они сказались на рыболовном промысле. Подкисление вод сократило популяции промысловых рыб. Некоторые их виды утеряны безвозвратно.

Последствия загрязнения атмосферы для здоровья человека

Давая оценку ущерба от загрязнения атмосферы, в первую очередь говорят о здоровье. Вредные примеси в воздухе влияют на органы дыхания. Они раздражают слизистые и приводят к астме, бронхиту, эмфиземе.

Истончение озонового слоя влияет на здоровье человека. Под воздействием солнечной радиации увеличивается число онкологических заболеваний кожи, учащаются случаи слепоты из-за катаракты. Озоновые дыры приводят к снижению иммунитета. Плохо сказывается уменьшение озоновой защиты и на репродуктивной функции человека.

Авитаминоз и рахит вызваны смогом, который снижает уровень полезного ультрафиолета. С ним связан и общий рост числа заболеваний. В группе риска дети и пожилые люди.

Теплый влажный воздух благоприятная среда для развития и размножения патогенных микроорганизмов. Они способствуют увеличению инфекционных болезней.

Сказывается грязный воздух на психике и общем состоянии. Даже у здоровых людей он вызывает приступы тошноты, головокружения. В таких условиях организм хуже сопротивляется инфекциям.

Состав антропогенных загрязнений

Природная среда интенсивно загрязняется на фоне развития химической промышленности. В атмосферу попадают химические элементы, которые ранее не существовали в природе.

Среди всех искусственных загрязнителей наибольший объем составляют окиси углерода. Они выбрасываются в результате деятельности тепловых электростанций, движения транспорта. Другие элементы, попадаемые в атмосферу – азот, сера, хлор:

• Углерод. Если сравнить с естественными источниками, то на долю антропогенных приходится не более 2%. Но эти дополнительные концентрации углерода оказываются избыточными, а растения планеты не в состоянии их связать.
• Азот. Образуется после сжигания топлива. При сгорании выделяется азот, его концентрация прямо пропорциональна температуре пламени. Затем он связывается с кислородом и выпадает в виде кислотных дождей, влияя на баланс в экосистеме.
• Сера. В состав некоторых видов топлива входит сера. При горении выделяющаяся сера соединяется с атмосферными осадками. Сочетание азотной и серной кислот приводит к выпадению агрессивных «кислых дождей» с рН 2,0.
• Хлор. В естественных условиях встречается в виде примеси в вулканических газах. Чистый хлор используется в химической промышленности. Относится к особо ядовитым соединениям. Обладает плотностью больше воздуха, при авариях «растекается» в низинах рельефа.

Опасность антропогенного заражения – возможность компонентов к взаимному усилению негативных эффектов. Поэтому жители крупных городов рискуют вдохнуть «коктейль» с неизвестным составом вредных веществ, который спровоцирует тяжелые соматические заболевания.

Типы оценки атмосферы

Для определения концентрации токсинов в воздухе, причин их возникновения, нужен регулярный мониторинг состава атмосферы. Для промышленных зон, автомагистралей анализ особенно важен. По результатам мониторинга принимаются решения, направленные на сохранение чистоты воздуха. Оценка степени загрязнения проводится различными способами, чаще всего используются:

• Передвижной, измерение на нескольких участках, исследуемые точки зависят от направления ветра. Используется вблизи предприятий.
• Стационарный, измерение производится на одном участке. Применяется для изучения динамики загрязнений в конкретной точке.
• Маршрутный, взятие образцов на нескольких точках (без учета ветров). Анализ уровня токсичности на определенной территории, которая вмещает в себя несколько маршрутов передвижного измерения.

Наблюдательные станции устанавливаются в различных экологических условиях, в жилых, зеленых и промышленных районах.

Передвижные измерения

Данный вид анализа используется при заборе проб в промышленных зонах. Экологи укомплектованы несколькими типами транспорта, в основном в РФ применяется модель «Атмосфера». Машина оснащена:

• приборами измерения концентрации газов;
• системой оценки качества воздуха;
• оборудованием для метеорологических наблюдений.

Передвижные измерения помогают дать оценку степени загрязнения воздуха и установить причины превышения концентрации токсинов над ПДК.

Стационарные измерения

Мониторинг на одной территории применяется для долгосрочного наблюдения изменений состава воздуха. Пробы берутся регулярно, поэтому специалисты могут отслеживать динамику загрязнений.

Для наблюдения устанавливаются стационарные павильоны. Их количество в населенном пункте обусловлено:

• экологической обстановкой;
• количеством зеленых насаждений;
• численностью населения.

В среднем, размещается 1 пост на 50 тыс.человек. В России используется модель павильона «ПОСТ», все экземпляры оснащены одинаково. Каждая станция берет пробы ежедневно.

Как измеряют

Для сбора образцов воздуха применяют метод аспирации — закачивания воздуха в специальную колбу через сорбент или фильтр. Токсичные вещества из атмосферы концентрируются в небольшом фильтре. Затем, с помощью газоанализатора происходит оценка содержания примесей в воздухе.

Замеры проводятся 2-4 раза за сутки в течение месяца, данные автоматически регистрируются. На основании полученных сведений, эколог выносит заключение об уровне загрязнения атмосферы.

ИЗВЕСТИЯ РАИ. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА, 2007, том 43, № 5, с. 718-720

О ВЛИЯНИИ СОЛЕНОСТИ ВОДЫ НА ЕЕ ИСПАРЕНИЕ

Р = NР0, (1)

где Р0 – давление чистого растворителя (пресной воды), N – мольная доля растворителя в растворе.

С физической точки зрения присутствие электролита должно приводить к уменьшению испарения.

Р = Р0( 1 -0.0005375), (2)

Согласно (2) давление водяного пара морской воды ниже, чем давление водяного пара пресной воды, что естественно должно быть учтено при определении испарения Мирового океана.

На Земле находится ряд водоемов, где соленость на порядок выше, чем в океане (например, Мертвое море, вода залива Кара-Богаз-Гол), или

сильно меняется во времени (например, Аральское море, соленость которого за последнее время также выросла на порядок). Правомочно ли использовать соотношения (1), (2) в этих случаях? Растворы, для которых соотношение (1) выполняется при всех концентрациях и при всех температурах, называются идеальными. Чтобы более точно определить влияние солености воды для более высококонцентрированных растворов и оценить применимость соотношения (2) для высокоминерализованных природных вод, следует обратиться к экспериментальным данным. В то же время хотелось бы получить возможность корректировать непосредственно величину испарения в зависимости от солености воды. Все это стимулировало проведение дополнительных исследований.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И ПАРАМЕТРИЗАЦИЯ ИСПАРЕНИЯ С ПОВЕРХНОСТИ ВОДОЕМОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОЛЕНОСТИ ВОДЫ

Для решения этих задач были проведены специальные эксперименты в лаборатории. Фактически был проведен простой опыт, из которого были получены некоторые оценки влияния солености на величину испарения. Испарение определялось методом взвешивания ванночек с водой на аналитических весах. Площадь поверхности ванночки, открытой для испарения воды, составляла 71.5 см2. В пять из семи ванночек добавлялось разное количество морской соли, в результате чего были образованы электролиты с соленостью 10, 30, 100, 200, 300 промилле. В двух ванночках была пресная вода. Опыт проводился при температуре воздуха 20 ± 2°С, влажность воздуха менялась от 50 до 55%. Ванночки были установлены на одной плоскости и так, чтобы внешние условия поддерживались по возможности одинаковыми для всех. Однако различия условий, конечно, имелись, и чтобы учесть их и оценить суммарную погрешность опыта, сопоставлялись величины испарения из двух ванночек, наполненных только пресной водой. Сопоставление показало, что

средняя ошибка не превышает 5% измеренной величины. Результаты измерений приведены на рис. 1, на котором показан временной ход величин испарения с поверхности пресной воды и электролитов с соленостью 1, 3, 10, 20, 30 процентов соответственно. Следует заметить, что уменьшение испарения в интервале 40-70 часов вызвано непосредственно снижением температуры воздуха в этот период до 18-19°С. В период с 70 до 140 часов температура воздуха в эксперименте была более стабильной и интенсивность испарения практически не менялась во времени.

Приведенные кривые показывают, что в эксперименте наблюдалось закономерное различие в величинах испарения с вод разной солености (чем выше соленость воды, тем ниже величина испарения). Причем эта пропорциональность соблюдалась на протяжении всего эксперимента, в течение 140 часов. Из рис. 1 видно, что высококонцентрированные растворы достаточно сильно снижают испарение, например, раствор соленостью 200 или 300 промилле снижает испарение приблизительно на 30%, что безусловно, должно учитываться при анализе водного и теплового баланса таких водоемов.

Отношение величин испарения с поверхности растворов Е5 к испарению с поверхности пресной воды Е0 в зависимости от солености воды представлено на рис. 2. Экспериментальные значения коэффициента К5 = Е5/Е0, усредненного за весь период измерения, приведенные на рис. 2, хорошо иллюстрируют влияние солености на испарение, которое может быть рассчитано по полученной нами эмпирической формуле:

К5 = 0.75 + 0.25ехр

где 5 – соленость воды (в промилле).

Для непосредственного определения испарения с водоемов с соленой водой можно использовать эту эмпирическую зависимость:

Е5 = Е0 К5 =

= Е0( 0.75 + 0.25ехр

Испарение, г/м2 с 0.017

0.016 0.015 0.014 0.013 0.012 0.011 0.010 0.009 0.008 0.007

20 40 60 80

120 140 Время, ч

Рис. 1. Зависимость испарения воды от ее солености по экспериментальным данным.

0.95 0.90 0.85 0.80 0.75

К8 = 0.75 + 0.25 ехр

где Е0 – испарение с водоема с пресной водой при тех же внешних условиях.

Следует заметить, что соотношение (3), в отличие от закона Рауля, позволяет непосредственно определять величину испарения в зависимости от солености воды. Но для того, чтобы иметь возможность сопоставить экспериментальные данные с теоретической зависимостью Рауля (а точнее, определить пределы распространения закона Рауля на условия высоких соленостей воды), нами с использованием экспериментальных данных была пересчитана зависимость (2) применительно к условиям проведенного эксперимента. В результате такого сопоставления (рис. 3) было показано,

10 15 20 25 30 Соленость воды, %

Рис. 2. Зависимость коэффициента К3 = Е3/Е0 = 0.75 +

+ 0.25 ехр-00658% от солености воды в процентах по экспериментальным данным.

что при соленостях воды, меняющейся от 0 и до 250%о, расхождения между линейным законом Рауля и нелинейной экспериментальной зависимостью находятся в пределах ±50%. При более высоких значениях солености появляется систематическое отличие в результатах сопоставления. Показано, что при соленостях 300% и более наблюдающаяся нелинейность испарения от солености воды приводит к уже заметным отклонениям от линейного закона Рауля.

Проведенное экспериментальное исследование зависимости скорости испарения от величины концентрации электролитов в воде показало, что в диа-

ИЗВЕСТИЯ РАН. ФИЗИКА АТМОСФЕРЫ И ОКЕАНА том 43 < 5 2007

Рис. 3. Зависимость испарения от солености воды по линейному закону Рауля (1) = Е0(1-0.0115%)) и по экспериментальным данным (2), (Е3 = Е0(0.75 +

+ 0.25ехр-00655%)) при относительной влажности воздуха 50%.

пазоне изменения солености от 0 до 300 промилле происходит существенное уменьшение величины испарения с ростом минерализации раствора. При солености раствора 250-300 промилле скорость испарения уменьшается почти на 30% по сравнению с

пресной водой. При этом зависимость скорости испарения от величины минерализации раствора значимо отличается от линейной, как это предполагает использование формулы, основанной на законе Рауля. Отклонение от линейной зависимости возрастает с увеличением солености испаряющейся воды, достигая 10% при концентрации соли в растворе 300 промилле. Полученная по результатам проведенного эксперимента экспоненциальная зависимость скорости испарения от солености испаряющейся воды может быть использована для коррекции оценок водного баланса природных водоемов с высокой концентрацией солей.

Исследование проводилось при частичном финансировании за счет гранта РФФИ № 06-0564790.

1. Прокопьев СИ. Моделирование термических свойств вод Арала в широком диапазоне солености // Экстремальные гидрологические события в Арало-Каспийском регионе, М.: Наука, 2006. С. 73-74.

2. Хорн Р. Морская химия (структура воды и химия гидросферы). М.: Мир, 1972. 399 с.

3. Курс метеорологии (Физика атмосферы) / Ред. П.Н. Тверской. Л.: Гидрометеоиздат, 1951. 887 с.

4. Океанографические таблицы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 477 с.

Сдано в набор 15.06.2007 г. Подписано к печати 22.08.2007 г. Формат бумаги 60 х 881/8

Цифровая печать Усл. печ. л. 18.0 Усл. кр.-отт. 4.4 тыс. Уч.-изд. л. 17.9 Бум. л. 9.0

Тираж 239 экз. Зак. 586

Учредители: Российская академия наук, Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН

Издатель: Академиздатцентр “Наука”, 117997 Москва, Профсоюзная ул., 90

Оригинал-макет подготовлен МАИК “Наука/Интерпериодика” Отпечатано в ППП “Типография “Наука”, 121099 Москва, Шубинский пер., 6

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.