Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
9
ной очистке выбросов отдельных цехов и предприятий, так и об очистке городских сточных вод, утшшзации твердых и жидких отходов,
Ш. Оценка воздействия на окружающую среду загрязняющих веществ. Здесь возникают два аспекта: с одной стороны, проблема токсичности поступающих в окружающую среду загрязняющих веществ, с другой — миграция и трансформация вещества под влиянием природных факторов. Роль экологической химии заключается в оценке скорости трансформации загрязняющих веществ в зависимости от факторов среды- Кинетические параметры могут затем использоваться в математических моделях для прогнозирования поведения загрязняющих веществ в объектах окружающей среды.
ГЛАВА 1
ПРОБЛЕМЫ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ
§ 1.1. БИОСФЕРА И ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Возникновение жизни на Земле тесно связано с эволюцией планет. Поэтому, приступая к обсуждению этого вопроса, начнем издалека — с возникновения Солнечной системы. Произошло это около 5,5 млрд. лет назад. О том, как это было, можно лишь догадываться на основе новейших исследований в области астрофизики — взрыв пра-Солнца с последующей конденсацией межзвездного вещества. Во всяком случае взаимодействие центробежных сил и сил гравитации привело к концентрированию и расслоению вещества с образованием Солнца и газопылевых облаков — предшественников будущих планет.
На Солнце в условиях плотного сжатия и высоких температур начались термоядерные процессы, сопровождающиеся излучением огромного количества энергии в виде радиационного и всего спектра электромагнитного излучений. В недрах Солнца температура достигает 15 млн.град., а на поверхности температура плазмы составляет около 6000°С.
Расслоившееся вещество в процессе гравитационного сжатия скон-центрировалось с образованием разноудаленных от Солнца планет.
В зависимости от расстояния от Солнца химический состав планет различен. Наиболее удаленные планеты (Плутон, Нептун, Уран) представляют собой сгустки самых легких элементов и простейших химических соединений (водород, гелий, аммиак, вода, метан, другие гидриды и оксиды). Температура на поверхности этих планет состав-ляет 40—55 К. Атмосфера у них (кроме Плутона, у которого атмосфера отсутствует) состоит в основном из гелия и водорода.
Напротив, ближайшая к Солнцу планета — Меркурий — состоит преимущественно из тяжелых элементов. Атмосфера у Меркурия отсутствует. Поверхность этой планеты подвержена либо испепеляющему воздействию солнечного излучения (температура ее поднимается до нескольких сотен градусов), либо, напротив, воздействию космического холода. Средняя температура здесь составляет 400 К, ни о какой органической жизни не может быть и речи.
11
На Венере, "планете бурь", удаленной от Солнца на расстояние 110 млн.км, очень высокая температура поверхности (700 К), что связано с "парниковым эффектом" — в густой атмосфере Венеры большое содержание СОг (90%). Атмосферное давление на поверхности Венеры достигает 300 атм. Облака в атмосфере этой планеты состоят из кристаллической серной кислоты, что придает Венере особенно яркое сияние на земном небе. Вода здесь в свободном виде практически отсутствует.
На Марсе (230 млн.км от Солнца) другая картина: атмосфера здесь очень разрежена. Средняя температура поверхности планеты составляет всего 200 К. Вода, содержание которой в атмосфере ничтожно мало, находится здесь либо в виде холодного пара, либо в виде полярных снежных "шапок".
А вот Земле всего досталось в меру: расстояние от Солнца оказалось оптимальным — 150 млн.км. Набор химических элементов на Земле включает практически всю периодическую систему, причем самый распространенный элемент — кислород. Он составляет 89 вес.% воды, около 50% песка, глины, известняка и горных пород вулканического происхождения, образующих основную массу земной коры. В земной коре много металлов, в частности железа, различных минералов, карбонатов. Но главное, на Земле много воды и температурный режим на ее поверхности таков, что вода здесь находится во всех трех агрегатных состояниях.
Возраст Земли сейчас насчитывает 4,6 млрд. лет. По геологической шкале Кэлдэра, согласно которой 100 млн. лет принимаются за один "год", Земле сейчас 46 "лет". Год "рождения" Земли установлен на основании измерения содержания изотопов свинца в древнейших породах, содержащих уран-238.
Молодая Земля*была совсем иная, чем сегодня. Очень активна была вулканическая деятельность. Формирование плотной атмосферы вокруг остывающей Земли происходило за счет паров и газов, выде-ляющихся в результате дегазации мантии вследствие саморазогрева и частичного расплавления материала планеты и выделения газообразных веществ, существовавших в протопланетном газопылевом облаке в виде льда. Газы, извергавшиеся вулканами в течение первых 500 млн. лет существования нашей планеты, состояли главным образом из водорода, водяного пара, метана и оксидов углерода с примесью соединений серы. Конденсация водяного пара, приведшая к образованию Мирового Океана, произошла 4 млрд. лет назад.
Процессы испарения воды, выпадения ее на сушу в виде мокрых осадков и стекания вновь в Океан (гидрологический цикл) привели к растворению в воде множества минеральных солей. Растворение атмосферного углекислого газа в воде с образованием нерастворимых 12 карбонатов привело к образованию осадочных пород. Другие атмосферные газы также растворялись в воде, а наиболее легкие (водород, гелий) со временем диссипировали в открытый космос.
