ГАЗОВЕТЕ В АТМОСФЕРАТА

В атмосферния въздух се съдържа газ, който не е в големи количества, но е изключително важен за живота на Земята. Той е свързан с основната съставна част на въздуха - кислорода. Кислородът (една молекула) се състои от 2 еднакви частици (атоми) и ако към тях се добави още една, стават 3 еднакви частици и образуват газа ОЗОН.

Под въздействие на слънчевото лъчение двата свързани атома на кислорода се разделят. Всеки от тях си намира свободна цяла молекула кислород и се прикрепя към нея. Така атомите на кислорода вече са три и образуват озон.

Този процес се извършва във високата част на атмосферата и при него се поглъща почти цялата ултравиолетова радиация, идваща от Слънцето. До хората и всички живи организми не достигат вредни лъчи, а само малка полезна  част, с която хващаме загар на плажа, събираме витамин D.                             

Почти цялото количество озон се намира над тропосферата в една тясна ивица от стратосферата на височина 20 – 30  км над земната повърхност и се нарича озонов слой.

Главната задача на озоновия слой е да ни пази от вредните ултравиолетови лъчи на Слънцето.  Без него животът на Земята е невъзможен. Това е слънцезащитният крем на нашата планета.  В резултат на човешката промишлена дейност озоновият слой изтънява и се поврежда. Ето как би изглеждал животът на земята без озонова обвивка.

Въглероден диоксид (CO2) е парников газ.  Има концентрация по-малка от водните пари – около 0,032 %. Поглъща интензивно топлинната радиация и допринася за парниковия ефект. Получава се от два източника – естествен (вулканична дейност, дишане, гниене, фотосинтеза), и изкуствен (антропогенна дейност). Повишените нива на въглероден диоксид изолират Земята, причинявайки повишаване на температурите. Разбирането за това как въглеродният диоксид се абсорбира и освобождава ни помага да разберем климата и да предскажем неговите промени.

Въглеродният диоксид е едно от основните вещества в Кръговрата на въглерода. 

Кръговратът/ цикълът на въглерода е движението на елемента въглерод (С) между земната биосфера, хидросфера, атмосфера и геосфера. 

Въглеродът се движи от атмосферата към живите организими и обратно от тях в атмосферата. В атмосферата въглеродът се свързва с кислорода в газ, наречен въглероден диоксид (CO2). Чрез процеса на фотосинтеза въглеродният диоксид се извлича от въздуха,., за да се образуват различни молекули в растението, които го изграждат и му дават енергия. НАСА чрез спътникови измервания отчита “позеленяване” на нашата планета през последните две десетилетия, свързано с нарастването на концентрацията на въглеродния диоксид.

Въглеродът се движи от растенията към животните. Чрез хранителните вериги въглеродът, който е в растенията, се премества към животните, хранещи се с тези растения. Месоядните животни, поемат въглерод от плячката си, която е консумирала растителна храна.

Въглеродът се движи от растения и животни към почви. Когато растенията и животните умират, телата им, дървесината и листата се разпадат, внасяйки въглерода в земята. Някои от останките ще останат под земната повърхност и ще се превърнат в изкопаеми горива след милиони години.

Въглеродът се освобождава от изкопаеми горива в атмосферата, при тяхното изгаряне. По-голямата част от въглерода бързо навлиза в атмосферата като въглероден диоксид. Всяка година пет и половина милиарда тона въглерод се отделят чрез изгаряне на изкопаеми горива. От това огромно количество 3.3 милиарда тона се задържат в атмосферата. По-голямата част от остатъка се разтваря в морска вода.

Въглеродът се движи от атмосферата към океаните. Океаните и другите водни тела абсорбират малко въглерод от атмосферата. Въглеродът се разтваря във водата.

Въглеродният диоксид е парников газ и улавя топлината в атмосферата. Без него и други парникови газове Земята ще се върне към Ледниковата епоха. Но от началото на индустриалната революция преди около 150 години в атмосферата се е освободило толкова голямо количество въглероден диоксид, че глобалната температура се е повишила с един градус по Целзий. 

Азотът е елемент с много уникални свойства. Той се употребява и като част от специални торове за растенията, влиза в състава на динамита, медицинската упойка. Използва се дори и в автомобилни състезания, за помпене на гумите на състезателните автомобили, например.  Азотът представлява около 78% от въздуха, който дишаме и присъства във всички живи същества, включително в човешкото тяло и растенията. Азотът се използва при съхранение на храни, за да се запазят те по-дълго време опаковани или насипни с добри хранителни качества. Използва се в промишлеността за направата на електронни части, например. Има и много други полезни приложения.

Азотният цикъл е един от биогеохимичните цикли и е много важен за екосистемите. Азотът се движи бавно, отлагайки се в резервоари като атмосферата, живите организми, почвите и океаните.

По-голямата част от азота на Земята се намира в атмосферата. Приблизително 80% от молекулите в земната атмосфера са изградени от два азотни атома, свързани заедно (N2). Всички растения и животни се нуждаят от азот, за да изградят аминокиселини, протеини и ДНК, но азотът в атмосферата не е във форма, която те могат да използват. Молекулите на азота в атмосферата могат да станат приложими за живите същества, когато се разпаднат по време на удари от мълния или пожари и от някои видове бактерии. Други растения получават нужния азот от почвите или водата, в която живеят предимно под формата на неорганичен нитрат (NO3-). Азотът е ограничаващ фактор за растежа на растенията. Животните получават необходимия азот, като консумират растения или други животни, които съдържат органични молекули, съставени частично от азот. Когато организмите умират, телата им се разлагат, внасяйки азота в почвата на сушата или в океаните. Тъй като мъртвите растения и животни се разлагат, азотът се превръща в неорганични форми като амониеви соли (NH4 +) чрез процес, наречен минерализация. Амониевите соли се абсорбират върху глина в почвата и след това химически се променят от бактериите в нитрит (NO2-) и след това нитрат (NO3-). Нитратът е формата, която обикновено се използва от растенията. Разтвореният нитрат може да бъде върнат в атмосферата от някои бактерии в процес, наречен денитрификация.

Определени дейности на хората причиняват промени в азотния цикъл и количеството азот, което се съхранява. Използването на богати на азот торове може да доведе до извличане на хранителни вещества в близките водни пътища, тъй като нитратите от тора се измиват от дъжда в потоци и водоеми. Повишените количества нитрати карат растенията да растат бързо, докато не изразходват запасите от нитрати и загинат. Броят на тревопасните животни ще се увеличи с нарастването на количеството растения, но след това тревопасните животни ще останат без хранителен източник, когато растенията умрат. По този начин промените в предлагането на хранителни вещества ще повлияе цялата хранителна верига. Освен това хората променят азотния цикъл чрез изгаряне на изкопаеми горива и гори, което отделя различни твърди форми на азот. Селското стопанство влияе на азотния цикъл. Отпадъците, свързани с животновъдството, отделят голямо количество азот в почвата и водата. По същия начин канализационните отпадъци добавят азот към почвите и водата.

Тя постъпва в атмосферата при изпарението на океаните, моретата, както и от реките, езерата и другите водни басейни, разположени на сушата. Основното количество водни пари се намира в слоевете близо до земната повърхност (височина 2 – 3 км). Наличието на водна пара в атмосферата е изключително важно по няколко причини – образуват се облаците и валежите, водната пара участва в атмосферните топлообменни процеси и поглъща лъчиста енергия от Слънцето, но от друга страна е един от основните парникови газове.