Атмосфераның құрлысы мен газдық құрамы

Атмосфера деген атау гректің екі сөзінен: atmos –ауа және phaira-шар,алынған. Көбіне өзіміздің тіршілігімізде қолданытынауаны біз атмосфера деп атай береміз. Бірақта, бұл ұғым дұрыс емес, себебі ауа атмосфераньң  негізгі бөлігінің бірі ғана. Атмосфера әр түрлі газ, су буы және ауа тозаңы бөлшектерінің қоспаларынан тұратын Жердің газ тәрізді қабыкшасы. Ауа осы газды қабаттың жреге жақын орналасқан бөлігінде шоғырланады және бұл ең тығызды  қабат болып саналады. Жоғары биіктікке көтерілген сайын  атмосфералық қысым төмендеп отырады:

Биіктік (км)      0       1      2       3       4       5        20          50        100
Қысым  (мм)  760   671   593   524    463    405    41,0        0,40     0,007

0С  кезіндегі биіктігі 760 мм сынап бағынасына тең ауа қысымы  өлшем бірлігі болып саналады. Интернационалдық жүйе бойынша км – 101 , 325 кПа-ға  тең. Атмосфераның  жалпы массасы 5,51.10/15 тоннаға  (500 тирллион т) жуық, оның ішінде оттекке клетіні 105 триллион тонна, жыл сайын жұмсалатын оттектің мөлшері 0,01%. Планетедағы оттекті тірі заттектер 5200-5800 жылда тоық жаңартады. Ал оның барлық массасы тірі организмдер арқылы  шамамен 2000 жылда өтеді. Атмосфералық көмір қышқылының тірі организмдер арқылы өтуі 300-395 жыл аралығында.
Атмосфераның құрылысы мен құрамы. Атмосфера жер бетінен жоғары қарай шамамен 3000 км-ге дейін созылады. Жоғарылаған сайын атмосфера-ның химиялық құрамы мен физикалық қасиеттері өзгереді. Температураның өзгеруіне байланысты атмосфера бірнеше қабаттарға (сфераларға) бөлінеді.
Жер бетіне ең жақын орналасқан қабатты тропосфера деп атайды. Бұл қабат жер белдеулерінен 7-10 км-ден (полярлық бөліктерде) 16-18км (экватор үстінде ) биіктікке дейін созылады. Бұл қабатта ауаның 80%-ке дейін жинақталады. Тропосферадағы ауа әр түрлі бағытта  әр түрлі жылдамдықпен үнемі тәртіпсіз қозғалып, өзгерып отырады. Қозғалыс нәтижесінде құрғақ ауа ылғалды  ауамен, жылы ауа салқын ауамен алмасып тұрады. Негізгі бұлттардың түзелетін  жері жылы қабат. Циклондар мен антициклондар осында өрбіп, өшіп отырады. Осыған қарай жер бетіндегі ауа райы тропосфераға қатынасты.
Атмосферадағы бөлшектср өздері таралған кеңістікте толассыз козғалыста болғандықтан, көлемі мен пішінін сақтамайды. Сондыктан ауаның белгілі бір жерде қысымы артса, қысымы аз жаққа ауысып отырады. Ауаның осындай козғалысынан жел пайда болады. Жер бетінен әр шақырымға көтерілген сайын ауаның температурасы 6,5 "С төмендеп  отырады да, ал 18-20 км биіктікте төмендеу тоқтатылып, температура тұрақталады, шамамен — 56 "С болады. Атмосфераның бұл бөлігін тропопауза дсп атайды.
Жер бетінен 20-50 км биіктікте орналасқан келесі кабат –стратосфе-ра. Ауаның қалған бөлігі осы кабатта болады, жел екпіні төменгі кабаттармен салыстырғанда мұнда оте баяу келеді. 25 км биіктіктен кейін бұұл кабаттың жоғары бөлігінде әр шақырымға көтерілген сайын температура орта есеппен 6 "С-ге жоғарылап отырады. 46-54 км биіктікте орналаскан аралық стратопауза кабаты, онда температура 0 "С шамасында.
Атмосфераның 55-80 км биіктігінде орналасқан кабат - мезосфера. Бұл қабатта әр шақырымға жоғары көтерілген сайын температура 2-3 "С-ге төмендеп отырады. Келесі мезопауза деген қабатта түрақталған температура мөлшері 75 - 90 "С шамасында.
Жоғарыда қаралған кабаттардың үстіндегі атмосфера қабатында газ молекулаларының иондарға ыдырау қабілеті өте жоғары болғандықтан, оған ионосфера деген атау қолданылады. Бұл қабаттың калыңдығы бірнеше мыңдаған км-ге дейін созылады. Атмосфера қабатының нақты шекарасы аныкталмаған. Жер серікіері мен ракеталар арқылы алынған деректер бойынша атмосфера 10-20 мың км биіктікке дейін жайылған. Атмосфераның ең үстіндегі қабатын экзосфера деп атайды. Атмосфералық газдардың экзосферадан әлем кеңістігіне шашырай бастауына байланысты, осы қабатты планета аралық кеңістік деп те есептейді.
Атмосфераның химиялық құрамы 90 км биіктікке дейін тұрақты. Күннің ультракүлгін сәулелерінің әсерінен 90' км-дейін  жоғары жатқан атмосфера кабаттарында бұл тұрақтылық бұзылады, осыған орай оның химиялық кұрамы да тұрақсызданады.
Жер бетіне ең жақын орналасқан атмосфералық ауаның құрамы  күрделі. 400-600 км  биіктікке  дейінгі  атмосфераньң құрамы  1-ші кестеде келтірілген көрсеткіштермен сипатталады.
Космонавтар ( Сагдаев, Зайцев 1975ж) жүргізілген зерттеулер нәтижелеріне сүйенсек, 250-300 км биіктікте атмосфераның негізгі компоненті атомарлық оттек, 500-600 км-гден  жоғары биіктікте атмосфераның негізгі құрамы – гелий мен сутек,  атмосфераның  ең  сыртқы жоғарғы қабатын (1600 км жоғары) құрушы  компонент автомарлы сутек.
Ауаны көп  компоненттен тұратын газды ерітінді деп айтуға болады. Оның  құрамдық бөлімдерін негізгі үш топқа бөлуте  болады: тұрақты өзгеріп тұратын және   қосалқы. Біріншіге оттек (21,0 %) , азот (78,1% ) және инертті газдар (шамамен 1%) жатады.ауа сынамасының қай жерден алсақ-та осы газдардың атмосферадағы көлемі тұрақты болып келеді. Жалпы молекулалык. массасы (28,98). Екінші топқа көмір  қышкыл газы (0,02 - 0,04%) мен су буы (4% –ке дейін) жатады. Ал қосалқы компоненттердің табиғаты және мөлшері сынама алынған жер бетінен көтерілген( жану процесстерінде және вулкандар атылғанда  түзілген заттар, топырақ бөлшектері, т.б.), космостан түсетін қатты бөлшектер, сондай-ақ, әртүрлі өсімдіктер, жәндіктер мен микроорганзмдер жатады.
Атмосфераны  сарқылмайтын азот қоры деп айтуға болады. Азот айырбасқа жатпайтын биогенді элемент, себебі ол белоктар мен нуклеин қышқылдарының құрамына кіреді. Бірақ-та тірі организмдер атмосферадағы азотты өзінің тіршілігіне бос күиінде емес, тек әртүрлі қозғалыс түрінде ғана пайдалана алады. Экожүйе атмосфералық азотты көбінесе найзағай кезінде элекрт өрісінің әсерінен түзілетін оксид түрінде ғана қабылдайды. Сулы ортада немесе топырақта болатын кейбір бактериялар түрі мен көкшіл-жасыл балдырлар атмосфераның азотын өз бойына сіңіру арқылы  жинақтап биогеохимиялвқ циклдарға қажетті түрге айландырып отырады. Осымен қатар өсімдіктерге қажетті азот қосылыстары топырақтағы оргнаикалық қалдықтардың ыдырауынан да пайда болады. Табиғатты азот алмасу процесі көміртек алмасу процесімен тығыз байланысты.
Адамның шаруашылық іс- әрекетінің салдарынан көшктхана эффектісі, озон қабатының бұзылуы, қышқыл жаңбыр, тұмша сияқты қолайсыз құбылыстар тудыратын метан, азот оксидтері, т.б. газдардыңмөлшері өсуде. Атмосфера мен жер бетінің арасында жылу, ылғал және химиялық элементтер тұрақты алмасып отырады. Атмосфера арқылы жердің ғарышпен заттектер айналымы іске асады. Атмосфера мен жер беті арасында жылу мен ылғалдың алмасуы тұрақты болады. Оттектен, көмірқышқыл газынан, азоттан басқа ластушы компоненттерін атмосферда көп мөлшерде ьолуы биогеохимиялық циклдардың бұзылуына әкеп соғады. Атмосфера ластанған жағдацда жаңбыр суына онда еріген азот және күкріт оксидтері, тұздар қосылып ерітінді түзеді де «қышқыл жаңбыр» немесе « тұзды жаңбыр» жауады, тұмща да орын алады.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                       
Өнсркәсіпте және көлікте отын жанған кезде түзілетін азот оксидтері ( N2O. NO. NO2).

АТМОСФЕРАНЫ ЛАСТАЙТЫН ҚАУІПТІ КӨЗДЕРДІҢ БІРІ.  Күн сәулесінің  әсерінен олар күрделі химиялық реакцияға қатысып, нәтежиесінде уытты фотооксидантты (озон, азот қышқылы) түзілуіне үлес косады. Атмосферада азот оксидтерінің фотооксиданттардың концентрациасы жоғары болған кезде адам улануы мүмкін. Соның салдарынан өкпесі ісінеді, сілемейлі қабығында жара пайда болады, басы ауырады, ұйқсы қашады. Құрамында азоты бар  зиянды шығындылардың мөлшерін іштен қанатын қозғалтқыштар шығаратын газды жағу үшін каклизатор қолданып, ал өнеркәсіпкәсіпорындардың түтін шығаратын құбырларында азоатсыздандыратын қондырғыларды орнату арқылы азайтуға болады.
Ауадағы зиянды заттектердің мөлшері олардың турбулентті ағыспен шашырауына, жауын-шашынға немесе гравитациялык күш арқылы төмен түсуіне байланысты. Атмосфераның ластануы мен негізгі биогенді элементтер айналымы арасында анық байланыс бар.
Атмосфераны ластайтьн заттектерді топтастыру.
Қоршаған ортаға енген немесе шектен тыс мөлшерде пайда  болған және ортаны ластайтын кез-келген физикалық агенттерді, химиялық  затгектерді  және   биологиялык  микроорганизмдерді ластағыштар  деп атайды.
Ластағыш заттектердің коршаған ортаға әсері физикалық, химиялық қасиеттеріне, олардың ыдырауы арқылы пайда болған  өнімдердің қасиеттеріне және қоршаған ортаға тасталған әр тү рлі өндіріс шығарындыларының мөлшеріне байланысты. Ластағыштардың  атмосферада таралуын анықтайтын ең негізгі параметрге  олардың атмосферада болатын уақыты жатады. Осыған байланысты ластаушы заттектердің өзі немесе шығарындылар үш түрге бөлінеді:
* әлемдік көлемде ластайтындар - кай жерде шығарылса да  қоршаған ортада әлемдік аумақта тарайтын кабілеті барлар,  атмосферада көп уақыт бойы  (бірнеше жыл немесе айлар)  сақталатьн шығарынды (тастанды) заттектер (көмір кышқыл  газы, фреондар, жартылай ыдырау мерзімі бір айдан жоғары
радионуклидтср);
* аймақтық. (региондьқ) көлемде ластайтындар (бірнеше мемлекеттердің территориясы немесе бір елдің едәуір әкімшіліктік  бөлігі кіруі мүмкін) - үлкен аймақты ластайтын, бірақ-та оның мөлшері осы жердің шекарасынан асқасын тез төмендегеніне қарамай ластанудың іздік мөлшерде жан-жаққа таралып, шектеулі уақыт (әдетте бірнеше тәулік) бойы атмосферада сақталатын  шығарынды заттектер (күкірт пен азот оксидтсрі, пестицидтер, ауыр металдар);
* жергілікті көлемде ластайтындар (бір жердің шеңбсрінен  аспайтын) - атмосферада аз уақыт қана сақталатын шығарынды  заттектер (ірі дисперсиялык аэрозольдар, күкіртті сутек және басқа заттектер, сонымен қатар жоғарыда келтірілген түрлердің  өкілдері, мысалы, аласа көздерден шығатын күкірттің, азотгың, т.б. оксидтері).
Әр түрлі көздерден шығарындының шығу ұзақтығына байланысты олар үздіксіз және бір дүркінді болып бөлінеді. Апатты жағдайлардағы шығарындылар бір дүркінділер тобына жатқызылады. Атмосфераға газ тәрізді ластағыштар мен аэрозольдар түтін мұржалары, аэрациялық шаң тартқыштар және әр түрлі желдеткіш қондырғылары арқылы тасталады. Биіктігіне карай ластаушы заттектер шығаратын көздер биік (Н > 50 м), орта биіктіктегі (Н = 10-50 м), аласа (Н = 2-10 м), жер үстіндсгі (Н < 2 м) болады'. Ластаушы компоненттердің ауада таралуы мен концентрациясы көздердің биіктігіне байланысты келеді.
Атмосфералық ауаны ластаушы кездер мен ластағыштардың құрамы.
Атмосфера табиғи жолмен және адамның іс-әрекеті нәтижесінде ластанады. Атмосфераның табиғи жолмен ластануы жанартаудың атқылауына (жерде бірнеше мың жанартау бар, олардың 500-ден астамы активті түрде), тау жыныстарының үгітілуіне, шанды дауылдардың тұруына, орман өрттеріне (найзағай түскенде), теңіз тұздарының желмен аспанға көтерілуі мен ауадағы сулы ерітінді тамшыларының құрғауына, тірі организмдердің іріп-шіру процестеріне байланысты.
Атмосфераны табиғи жолмен ластайтындарға аэропланктондар, яғни әртүрлі аурулар қоздыратын бактериялар, саңырауқұлақ споралары, кейбір өсімдіктердің тозаңдары жатады. Сонымен катар атмосфераны ластайтындар қатарына космос шаң-тозаңын жатқызуға да болады. Космос шаңы атмосферада жанған метеориттер қалдықтарынан пайда болады. Секундына атмосфера арқылы орасан жылдамдыкпен (11-ден 64 км/с дейін) 200 млн-ға жуық метеориттер ауа кабатынан өтіп отырады, 60-70 км биіктікте көбісі жанып үлгереді. Ғалымдардың болжамына сәйкес тәулігіне жер бетіне 10/18 кішігірім метеорит түседі. Жерді атмосфера үлкен космостық жаркыншактардан да сактайды. Жыл сайын жерге 2-5 млн. т космостык шаң түсіп отырады. Табиғи шаң да Жермен жанасқан атмосфераның құрамдық бөлігіне жатады. Ол ауада қалқып жүретін радиустары 1О6-1О'5 м. Табиғи шаң бөлшектерінің тегі органикалық және анорганикалык, олар келесі процестер нәтижесінде түзіледі:                                                                                                                                                                    
* тау-кен жыныстарының және топырақтың бүзылуы мен желмен
* орман, дала және шымтезек өрттері;
* теңіз бетінен судың булануы.
Атмосфераның төменгі қабаттарын шаңмен ластайтын  көзердің, арасында шөлді дала мен басқа да сусыз даланы айрықша  атап кетуге болады.
Атмосферадағы шаң буды суға айналдырумен қатар, күн радиациясын тікелей сіңіреді және тірі ағзаларды күн сәулесінен қорғайды.
Заттектердің биологиялык. жолмен ыдырауы көп мөлшерде күкіртті сутектің, аммиактың, көмірсутектерінің, азот оксидтерінің, көміртектің оксиді мен диоксидінің және т. б. түзілуіне және олардың атмосфераға түсуіне апарады.
Атмосфералык ластануға табиғаттың алапатты қүбылыстарының қосатын үлесі айтарлықтай жоғары. Мысалы, орта есеппен жанартаулардың атқылау нәтижесінде жылына атмосфераға 30-150 млн. т газ және 30-300 млн. т ұсақ дисперсті күл тасталып отырады, тек Пинатубо (Филиппин) жанартауы атқылаған кезде (1997) атмосфера ауасына 20 млн. т күкірт диоксиді шығарылды. Жанартаулар аткылағанда атмосфераға бірқатар фитопатогендік  ативтілігі жоғары химиялық ластағыштар - сынап, мышьяк,  қорғасын, селен түседі. Ірі орман өрттерінің салдарынан да атмосфера көп мөлшердегі шаңмен ластанады. Батыс Сібірде 1915 ж. болған орман өрті 1,5 млн. км2 ауданды қамтып, одан шыккан түтін 6 млн. км2-ге жуық аумаққа таралды.
Атмосфералық ластанудың антропогендік (жасанды) көздеріне өнеркәсіптік кәсіпорындар, көлік, жылу энергетикасы, түрған  ҮЙЛЕРДІ  жылыту жүйелері, ауыл шаруашылығы, т. б. жатады. Тек өндірістік кәсіпорындардың ғана қоршаған ортага әсер етіп ластауын мынадай негізгі түрлсрге бөлуге болады: шикізат, материалдар, құрал-жабдыктар, отын, электр энергиясы, су,  қалдықтар, онімдер, атмосферага таралатын шыгарындылар (газ,  бу,ауа тозаңы), энергетикалық шығарындылар, шу, инфрадыбыс, ультрадыбыс, діріл, электромагнитті өріс, жарык, улыракүлгін, лазерлі сәулелер, иондағыш шығарындылар және т. б. Ауаны ластайтын компоненттердің химиялык қүрамы отын-энергетика ресурстарының түріне, ендірісте қолданылатын шикізатқа, оларды өңдейтін технологияға байланысты келеді.