14.Характеристика хімічного складу та динаміки змін складу атмосфери та атмосферних опадів.

Формування атмосфери Землі тривало протягом мільйонів років. Первісна атмосфера Землі, яка сформувалася завдяки інтенсивній вулканічній діяльності, приблизно складалася з оксиду вуглецю, оксиду сірки, азоту, аміаку та водяної пари. Поява живих організмів, які виробляли кисень, зумовила насичення ним атмосфери.

У наш час газовий склад нижніх шарів атмосфери є майже постійним: 78 % азоту, 21 % кисню, близько 1 % — інші гази, у тому числі вуглекислий (0,035 %) та інертні (аргон, неон, гелій тощо).Відповідно до принципів Комплексної програми атмосферного моніторингу  у хімічному складі атмосферних опадах визначають головні іони, до яких належать SO42-, NО3-, Cl-, НСО3-, NH4+, Са2+, Mg2+, Na+, та К+ та важкі метали. На жаль, в наш час в Україні вміст важких металів у атмосферних опадах не визначається, як виняток можна згадати вивчення вмісту важких металів у Севастополі протягом 1997-1999 рр., коли було відібрано 6 проб атмосферних опадів, при чому аналіз цих проб проводився в Узбекистані . Тож у подальшому зосередимо увагу лише на головних іонах хімічного складу атмосферних опадів. Початкова стадія формування хімічного складу майбутніх атмосферних опадів відбувається в хмарах при конденсації водяної пари на ядрах конденсації. Хімічний склад води в хмарах важко вивчати через методичні та і технічні труднощі. Мінералізація води хмар дуже мала, навіть над містами – до 5 мг/дм3, крім районів промислового забруднення повітря. У складі аніонів найчастіше переважає Cl- над SO42- (хоча буває і навпаки). У катіонному складі переважає Са2+чи Mg2+. Основна ж частина хімічного складу атмосферних опадів формується при проходженні опадами нижньої частини тропосфери (нижче хмар і в приземних шарах), коли краплі дощу або сніжинки при своєму падінні з хмар вимивають з повітря значну кількість аерозолів. При чому дощ з дрібними краплями (з більшою питомою поверхнею) вимиває аерозолі повніше. Велике значення має також тривалість періоду, який передує випадінню атмосферних опадів. Так повітря, яке довго не промивалося опадами, характеризується вищою концентрацією аерозолів порівняно з опадами, які випали одразу за першим дощем . Характер і концентрація іонів в атмосферних опадах залежать від: характеру підстильної поверхні, (море або суша), віддаленості від моря, аридності клімату, характеру ґрунтів, рослинності, наявності промислових підприємств, висоти місцевості, характеру самих опадів (дощ, сніг, град) та їхньої інтенсивності. Проте переважаючим іоном над суходолом, як правило, є сульфатний іон. Присутність іонів SO42- зумовлено окислюванням сполук сірки (зокрема сірководню та сірчистого газу) в атмосфері, а також підняттям сульфатних солей із засолених поверхонь та поверхонь морів і океанів. Постійним природним джерелом надходження сірководню та сірчистого газу в атмосферу є вулканічна діяльність. Робота промислових підприємств постачає в атмосферу велику кількість сполук сірки у вигляді SO2, SO3, H2S, CS2. Серед них найбільш поширеним є сірчистий газ, який виділяється під час спалювання сірковмісного палива або при переробці сірчистих руд. Основними джерелами викидів є котли для спалювання вугілля. Сполуки сірки викидаються в атмосферу також підприємствами, що виробляють і застосовують сірчану кислоту та сірководень, а також при спалюванні органічних решток в териконах. Джерелом NО3- є окислювання оксидів азоту в атмосфері, що виділяються з ґрунту та надходять з інших джерел (міста, промислові підприємства, вулкани). При цьому частково утворяться й іони NО2-. Сполуки азоту, що надходять в атмосферу, представлені оксидами азоту (N2O, NO, NO2, N2O3, N2O5). Основними джерелами забруднення ними повітря, крім згаданих вище котлів для спалювання мазуту і природного газу, є підприємства, що виробляють добрива, азотну кислоту і нітрати, анілінові фарбники, нітросполуки, віскозний шовк, целулоїд. В повітрі, як правило, знаходиться суміш оксидів азоту. Вони порівняно легко переходять один в одний. Основним оксидом, що викидається в атмосферу разом з паливними газами, оксид азоту (NO). При освітленні сонячними променями він інтенсивно окислюється атмосферним киснем до діоксиду. Основними антропогенними джерелами амонію є тваринництво та підприємства, які виробляють амонійні добрива і азотну кислоту, а природним – розклад біомаси. Безпосередньо в атмосфері іони NH4+ утворюються за рахунок взаємодії аміаку з кислотами. Надходження в атмосферу іонів Cl- пов'язано з виносом морських солей на континент, з вулканічною діяльністю та з димовими і газовими викидами промислових підприємств, що виробляють соляну кислоту, хлормісткі пестициди, органічні фарбники, гідролізний спирт, соду . Основним джерелом, що збагачує атмосферу іонами НСО3- , є пилуваті частки, що підняті в повітря з поверхні вапняків, що вивітрюються, доломітів, мергелів та інших порід, які містять карбонати. Підвищений вміст іонів НСО3- у промислових районах пов'язано з роботою промислових підприємств. Джерелом надходження іонів Са2+ в атмосферу є пилуваті частки вапняних і сульфатних осадових порід, промислові підприємства і вулканічні виверження. Надходження іонів Mg2+ в атмосферу може бути зв'язане з виносом морських аерозолів у вигляді MgCl2, і MgSO4. Крім того, пилуваті частки вивітрених мергелів і доломітів, непокритих ґрунтом, можуть також збагачувати атмосферу іонами Mg2+. Антропогенні осередки забруднень пов'язані з підприємствами, що переробляють карбонатні породи, що містять магній. Іони Na+ найбільше часто зв'язані з іонами Cl- та рідше із сульфатними та гідрокарбонатними іонами. Тому вони надходять в атмосферу із солями, що виносяться з поверхні морських акваторій, з димовими та газовими відходами промислових підприємств і при процесах ґрунтової ерозії, що сприяють переміщенню тонких пилуватих часток, піднятих в атмосферу з поверхні землі конвективними та турбулентними потоками повітря. Серед катіонів іони К+ за поширенням займають останнє місце. Аналогічно іонам Nа+ вони найчастіше зв'язані з іонами Cl- і рідше – з іонами SO42- та НСО3-. Найбільших значень іони К+ набувають у промислових районах []. Отже, зі сказаного вище видно, що всі дев’ять головних іонів в хімічному складі атмосферних опадів мають як природне, так і антропогенне походження.