Курсовая работа: Состав атмосферы и его формирование в процессе эволюции биосферы

Rn

15

5

4

4,5

9

7,6

6

6

4,3

4,0

3,1

2,32

4. Главные компоненты атмосферы, их происхождение и источники поступления

4.1 Азот

Это главный химический элемент тропосферы, имеющий огромное значение для развития жизни на нашей планете. Из 16* моль азота, присутствующих в земной коре, 2,7* моль находится в виде в атмосфере, 0,014* моль растворено в океанических водах и 10,3* моль в той или иной форме заключены в горных породах литосферы[8].

Азот постоянно поступает в атмосферу из глубин Земли с вулканическими эманациями, которые содержат от первых единиц до нескольких десятков процентов молекулярного азота (в газах лав гавайских вулканов, например, содержится 5,7 вес. % ). Еще более высокое содержание азота отмечается в газах горячих источников, получивших в связи с этим наименование азотных терм. Лишь около 0,0014* моль азота играют активную роль в круговороте этого элемента, однако роль эта весьма важна. В биосфере происходят широкая аккумуляция и фиксация азота из воздуха различными группами микроорганизмов, заключающаяся в превращении молекулярного азота в или . Процесс этот идет с поглощением энергии. Другие группы бактерий участвуют в окислении и до нитрит-иона (Nitrosomonas) и далее до нитрат-иона ( Nitrobacter ) по общей схеме:

Окисление или + →+;

Нитрификация +→.

Оба процесса идут с выделением энергии[2].

Нитраты и нитриты, накапливающиеся таким образом в почве, в свою очередь, ассимилируются растениями. При этом вновь происходит восстановление их до , который затем используется при построении аминогрупп. Важнейшим азотсодержащими соединениями животных и растений являются белки, которые содержат до 18% азота. Таким образом, органическое соединение азота, входящие в состав живого вещества, могут рассматриваться как аккумуляторы энергии[2].

Помимо процессов накопления и связывания азота воздуха растениями в природе, правда, в более ограниченных масштабах, развивается и обратный процесс – денитрификация, осуществляемая в анаэробных условиях некоторыми видами бактерий. При этом процессе, также требующих затрат энергии, нитрат – или нитрит-ионы восстанавливаются до молекулярного азота или . Подсчитано, что в результате денитрификации с 1 га почвы в атмосферу ежегодно поступает 50-60 кг азота. Процесс этот идет с выделением энергии по следующей общей схеме:

COOH--+→++[2].

В отличие от биосферы, где миграция азота сопровождается образованием и распадом его соединений, для атмосферы образование окислов азота представляет собой хотя и закономерное, но редкое явление. Поэтому соединение азота с кислородом воздуха требует значительной энергии, в атмосфере такого рода реакции происходят только при вспышке молнии. Таким образом, содержание в тропосфере прямо зависит от числа и интенсивности гроз. Об этом можно судить по вариациям содержания нитратов в дождевых водах районов с различным климатом. Максимальное содержание нитрат-иона отмечается в дождевых водах, богатых нрозами тропических регионов, минимальное – в осадках влажных рацонов умеренного климата[2].

С азотом связан ряд важных проблем, непосредственно касающихся состояния окружающей среды:

1. Проблема загрязнения атмосферы окислами азота;

2. Эксценссивное использование азота атмосферы в процессах техногенеза;

3. Загрязнение гидросферы и почв продуктами переработки атмосферного азота.

Техногенное поступление окислов азота в тропосферу происходит при всех процессах сжигания твердого и жидкого топлива и для индустриально развитых стран измеряется десятками миллионов тонн в год. Повышая окислительную способность атмосферы и увеличивая кислотность метеорных осадков, а так же содержание нитратов в водах районов загрязнения , аномальные концентрации окислов азота воздухе могут привлечь нежелательные изменения развития экосистем, являясь отрицательным фактором для окружающей среды. В списке наиболее важных загрязнителей, рекомендуемых для международного контроля, окислы азота помещены на пятом месте.

Не менее, а может быть более серьезную проблему для окружающей среды представляют извлечение и использование азота воздуха человеком для разнообразных промышленных и главным образом сельскохозяйственных нужд (азотные удобрения). В результате количество неактивного азота, извлекаемого из атмосферы и преобразуемого в активные соединения азота с кислородом и водородом, в конечном итоге превышает поступление его в атмосферу в результате денирификации[2].

4.2 Кислород