КнигоПровод.Ru | 08.12.2024 |
|
|
Химия нижней атмосферы |
Расул С. И., ред. |
год издания — 1976, кол-во страниц — 408, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б суперобл., масса книги — 500 гр., издательство — Мир |
|
цена: 1000.00 руб | | | | |
|
Сохранность книги — хорошая
CHEMISTRY OF THE LOWER ATMOSPHERE EDITED BY S. I. RASOOL DEPUTY DIRECTOR, PLANETARY PROGRAMS NATIONAL AERONAUTICS AND SPACE ADMINISTRATION WASHINGTON, D. C.
PLENUM PRESS, 1973
Пер. с англ. В. А. Попова, А. Г. Рябошапко и Е. Д. Стукина
Формат 60x90 1/16. Бумага кн. журн. |
ключевые слова — атмосфер, облак, осадк, взвешен, аэрозол, углекисл, климат, стратосфер, озон, фреон, облачн, тропосфер, перенос |
Проблема изучения химического состава нижних слоёв атмосферы представляет исключительный интерес для науки и практики, поскольку она тесно связана с проблемой охраны окружающей среды и в частности глобального загрязнения земной атмосферы. В шести главах книги, написанных крупными американскими учёными, рассмотрена роль природных и антропогенных загрязнителей в образовании облаков и осадков, взвешенные частицы в нижних слоях атмосферы, процессы выведения из атмосферы газообразных и аэрозольных загрязнений, глобальные циклы серы и углекислого газа, химические основы изменения климата.
Книга представит большой интерес для широкого круга специалистов — метеорологов, климатологов, геохимиков, экологов, врачей и сотрудников санитарной службы, а также студентов соответствующих специальностей.
Хорошо известно, что климат нашей планеты претерпел в прошлом многократные и довольно сильные изменения, и есть все основания считать, что в будущем он также будет меняться. Вопрос заключается не в том, изменится ли климат в дальнейшем, а в том, что вызывает эти изменения. Если бы мы знали ответ на этот вопрос, мы, наверное, смогли бы предвидеть, каков будет климат в будущем.
Кроме того, сейчас появился ещё один фактор, который необходимо принимать во внимание при любых суждениях и о будущих изменениях климата. Человечество в таких больших масштабах изменяет лик Земли и состав её атмосферы, что влиянием этих изменений уже нельзя пренебрегать. Есть основания предполагать, что человеческая деятельность уже вызвала изменения климата, хотя пока и неизвестно, насколько эти изменения велики.
Изучение глобальных циклов различных атмосферных компонентов преследует множество целей. К ним можно отнести определение природы сложных атмосферных реакционных систем, учёт глобального влияния антропогенных источников на окружающую среду, выяснение взаимодействия атмосферных химических систем с почвой, водой, горными породами и с биосферой.
Антропогенный вклад в содержание в атмосфере таких веществ, как окислы серы, окись углерода, некоторые металлы, находящиеся в атмосфере в микроколичествах (например, свинец), весьма велик.
Антропогенная эмиссия CO2 в атмосферу является грандиозным геохимическим экспериментом, который позволяет наблюдать меняющуюся во времени ответную реакцию атмосферы, океанов и биосферы на одно из самых значительных возмущений в природе, происшедшее в течение всего лишь нескольких лет.
Книга, перевод которой предлагается советскому читателю, является коллективной монографией, разделы которой (в основном обзорные) написаны специалистами различных научных учреждений США и подобраны редактором оригинала С. Расулом таким образом, чтобы осветить основные проблемы современной химии нижней атмосферы, а также — в меньшей степени — стратосферы.
В предисловии к книге С. Расул излагает причины, побудившие подготовить эту книгу. Если попытаться теперь с позиций читателя резюмировать, какая же книга в итоге получилась, можно заключить, что это в основном книга о малых примесях, газовых и аэрозольных, в атмосфере, превращениях этих примесей и особенно роли, которую могут играть примеси, вносимые в атмосферу в результате индустриальной и другой деятельности человека (антропогенные примеси).
Авторы, как правило, весьма осторожны (скажем, разумно осторожны) в оценке глобальной роли современного антропогенного влияния на атмосферу. Указывая на возможные климатические и другие опасности этого влияния, они всюду отмечают недостаточную количественную изученность сравнительной роли антропогенного фактора и природного «фона». В этом смысле большинство глав книги выгодно отличается как от громких возгласов о разного рода всеобщих опасностях, появляющихся время от времени в научной и околонаучной литературе, так и от других, также необоснованных высказываний о возможности пренебрегать антропогенным фактором вообще.
Отдельные главы книги написаны весьма различным образом, как в отношении степени популярности изложения, так и в отношении собственно литературного стиля. Редактор оригинала не стал унифицировать этот стиль, как и не исключил некоторые повторения, встречающиеся в ряде глав. Так, например, близкая по содержанию информация о процессах с участием аэрозолей встречается в первых трёх главах. Возможно, однако, что в сохранении названных повторений имеется смысл: одни и те же исходные физико-химические данные рассматриваются применительно к разным следствиям для общего состояния атмосферы и климата.
Как уже отмечалось выше, главы книги носят в основном обзорный характер. Это в меньшей степени относится к последней, шестой главе, посвящённой циклу CO2, автор которой делает попытку внести ряд оригинальных черт в проблему.
Читателю, не подготовленному к восприятию вопросов физики и химии атмосферы на сугубо математическом языке, можно рекомендовать относиться к соответствующим, сильно математизированным, разделам гл. 6 и отчасти гл. 5, как к написанным «мелким шрифтом», но не опускать при чтении качественных выводов из этих разделов.
Хотя с выхода в свет американского издания книги прошло совсем немного времени, быстрое развитие науки о химии атмосферы привело к появлению многих новых важных работ. Пожалуй, более других разделов это относится к химии озоносферы: в дополнение к упомянутым в книге механизмам разрушения озона добавился цикл Cl + O3 = ClO + O2, ClO + O=Cl + O2, причём Роландом было указано на важную роль антропогенных фреонов в поставке в стратосферу хлора. Учитывая, что стратосферные проблемы вообще разобраны в книге скупо, можно указать советскому читателю на обзор Б. М. Смирнова в журнале «Успехи физических наук», посвящённый проблемам химической кинетики озоносферы (т. 117, 313, 1975).
Известно, какое большое значение придаётся у нас в стране вопросам охраны природы вообще и борьбы за чистую атмосферу в частности. Большое число учёных, инженеров, специалистов разного профиля вовлечено в относящиеся сюда работы. Думается, что всем им предлагаемая книга будет в той или иной мере полезна. Естественно, что она будет полезна и тем, кто занимается глобальными проблемами атмосферы как целого, и тем, кто исследует в лабораториях химические процессы, знание которых может оказаться важным для «натурной» химии атмосферы.
Гл. 1—3 книги переведены В. А. Поповым, гл. 4 и 6 — А. Г. Рябошапко, гл. 5 — Е. Д. Стукиным.
ПРЕДИСЛОВИЕ РЕДАКТОРА ПЕРЕВОДА В. Л. Тальрозе
Около трёх лет назад Катерина де Берг и я опубликовали в журнале «Нэйчур» небольшую статью, в которой мы попытались объяснить, почему химический состав атмосферы Земли так сильно отличается в настоящее время от атмосфер двух соседних планет, Марса и Венеры. Наша атмосфера состоит главным образом из N2 и O2 со следами Ar, H2O, CO2, O3 и т. д., в то время как атмосфера Марса и Венеры почти целиком состоит из CO2. В то же время Земля, по-видимому, является единственной из этих трёх планет, на поверхности которой имеются океаны жидкой воды. Поскольку наличие жидкой воды на Земле, вероятно, важное условие появления жизни и развития её до настоящего состояния, вопрос об очевидном отсутствии жидкой воды на Марсе и Венере неожиданно приобретает значительную важность.
В нашей статье в журнале «Нэйчур» и затем в более подробном обсуждении этого вопроса (Атмосферы планет, Exobiology, под редакцией С. Поннамперумы, Норз Холланд-Паблишинг Ко.) мы попытались объяснить, почему мы считаем, что на раннем этапе развития Солнечной системы все подобные Земле планеты потеряли атмосферы из H2 и He, которые они получили от солнечной галактики в период их образования. Эти планеты, полностью лишённые атмосфер, подобно Луне в наши дни, начали накапливать новые газы, которые выделялись из недр в начале вулканической активности. Мы знаем, что на Земле эти газы в основном представляли собой водяной пар, двуокись углерода и азот с рядом других компонентов, подобных хлору, водороду, сере и т. д. Земля вскоре приобрела тонкую атмосферу из водяного пара и CO2 со следами N2, H2 и других компонентов. Температура на поверхности Земли в то время была, вероятно, около 260 K и определялась главным образом расстоянием Земли от Солнца и величиной альбедо твёрдой поверхности. Однако как H2O, так и CO2 обладают весьма высокой эффективностью задержки инфракрасной радиации, так что температура поверхности Земли начала возрастать. Вследствие непрерывного пополнения атмосферы из недр температура вскоре превысила 273 K, а давление 6.1 мб, что обусловило начало конденсации водяного пара. Это привело к накоплению океанов на поверхности Земли. Поскольку атмосфера в это время уже содержала азот, водород, окислы углерода и следы водяного пара (или NH3, CH4 и H2O в зависимости от количества водорода по отношению к азоту, углероду и кислороду), ультрафиолетовая радиация Солнца могла достичь поверхности Земли и обеспечить достаточное количество энергии, для того чтобы начался синтез органических молекул, таких, как HCN и HCHO. Эти молекулы при растворении в океанах продолжали объединяться и образовывать более сложные молекулы, а затем и сложные цепочки молекул, которые дали начало первым «живым» системам в цепи биологической эволюции. Наличие жидкой воды на Земле явилось, следовательно, ключевым условием, определившим последующую эволюцию атмосферы и самой жизни. Постепенно биологическая активность изменила химический состав атмосферы путём выделения кислорода, прокладывая путь к современной атмосфере с высокой окислительной способностью. По мере того как атмосфера приобретала всё более и более окислительные свойства, метан и окись углерода превратились в двуокись углерода, которая, будучи хорошо растворимой в воде при этих температурах, растворялась в океанах, реагировала с силикатами горных пород и оседала на дно океанов в виде известняка. Лишь N2 и O2, следовательно, накапливались в атмосфере и способствовали развитию современных условий.
Венера, расположенная на 30% ближе к Солнцу, чем Земля, первоначально имела более высокую температуру, и поэтому выбросы пара первыми вулканами не конденсировались на поверхности с образованием океанов. Вода накапливалась в атмосфере в виде пара, который, являясь высокоэффективным поглотителем инфракрасной радиации, усиливал парниковый эффект и увеличивал температуру планеты до столь высоких величин, что океаны уже никогда не могли образоваться. Отсутствие океанов и относительно высокая температура поверхности мешали связыванию CO2 корой в виде известняка, и поэтому она продолжала накапливаться в атмосфере. Лёгкие молекулы воды в конце концов испарялись из довольно горячей экзосферы, покидая атмосферу, состоящую преимущественно из CO2, как это наблюдается в настоящее время.
Марс, располагаясь дальше от Солнца, чем Земля, был первоначально слишком холодным для сжижения вулканического водяного пара, скорее, он замерзал. Это также тормозило перенос CO2 из атмосферы к коре. В то же время размер Марса составляет лишь половину от размеров Венеры и Земли, вот почему, хотя Марс обладает вулканической активностью, скорость выделения газов мала и до сих пор успела накопиться лишь очень тонкая атмосфера CO2.
В итоге нам представляется, что размер планеты и её расстояние от Солнца являются наиболее важными параметрами, которые определяют природу атмосферы и океанов и, таким образом, природу живых организмов, которые зарождаются и развиваются на планете. Иллюстрируя эту мысль, мы показали в нашей статье, что, если бы Земля была всего лишь на 6% ближе к Солнцу, возросшая солнечная радиация не дала бы возможности вулканическому водяному пару сконденсироваться на поверхности в виде океанов и сегодня мы, вероятно, имели бы на поверхности Земли столь же жёсткие условия, как на Венере: температуру поверхности 700 K, тяжёлую атмосферу из CO2 и, по-видимому, полное отсутствие жизни.
Это моя точка зрения на эволюцию нашей атмосферы в течение её длительного развития за 3 или 4 млрд. лет. Однако, когда я излагал эту гипотезу на различных семинарах и коллоквиумах в различных городах страны, неизменно задававшиеся вопросы были связаны не столько с историей нашей атмосферы, сколько с её будущим. Каково влияние выбросов человека в атмосферу в плане общей картины эволюции атмосферы? Не уничтожает ли человек то, что сделала природа, создав Землю там, где она расположена в Солнечной системе? Не изменит ли растущее загрязнение атмосферы направление эволюции атмосферы и не станет ли Земля подобной Венере? Каково влияние загрязнений на климат? Хотя иногда я пытался ответить на эти вопросы, но и вопросы, и ответы ставили меня в очень затруднительное положение. Причина очень простая. Мы не знаем достаточно о самом предмете, так как он подразумевает сложное взаимодействие ряда дисциплин: динамики атмосферы, химических процессов, передачи лучистой энергии и, что наиболее важно, газообмена между корой, океанами и атмосферой. Беседуя с некоторыми из моих коллег, работающих в этих областях, я понял, что многие вопросы, на которые я пытался ответить, не могут быть даже правильно сформулированы, потому что мы не знаем достаточно, например, о физике, химии и динамике атмосферных аэрозолей, циклах CO2 и серы, а также об общем взаимодействии этих компонентов с радиационным режимом планеты. Все мы, однако, пришли к согласию в одном: литература в этой области остро нуждается в тщательном обзоре современного положения по каждому из вышеуказанных вопросов; это и является целью данной книги.
ПРЕДИСЛОВИЕ С. И. Расул
|
ОГЛАВЛЕНИЕПредисловие редактора перевода | 5 | Предисловие | 7 | | Глава 1. Роль природных и антропогенных загрязнений в образовании | облаков и осадков. Ганс Р. Пруппахер | 11 | | 1. Введение | 11 | 2. Если бы в атмосфере не было аэрозолей | 14 | 3. Роль аэрозолей в нуклеации облачных капель | 25 | 4. Роль аэрозолей в образовании осадков в тёплых облаках | 35 | 5. Роль аэрозолей в нуклеации ледяных кристаллов | 49 | 6. Роль аэрозолей в образовании осадков в переохлаждённых облаках | 77 | Литература | 83 | | Глава 2. Взвешенные частицы в нижней атмосфере. Ричард Д. Кэдл | 90 | | 1. Введение | 90 | 2. Тропосфера | 92 | 3. Нижняя стратосфера | 141 | Литература | 151 | | Глава 3. Процессы удаления газообразных и взвешенных загрязнений | из атмосферы. Г. М. Хайди | 155 | | 1. Введение | 152 | 2. Физическая химия выведения микропримесей газов из атмосферы | 162 | 3. Механизмы удаления аэрозолей | 190 | 4. Заключение и выводы | 217 | Литература | 219 | | Глава 4. Цикл серы в природе. Дж. П. Френд | 223 | | 1. Введение | 223 | 2. Характер цикла серы | 224 | 3. Химия серы в окружающей среде | 227 | 4. Концентрации серы | 229 | 5. Содержание серы в резервуарах | 231 | 6. Механизмы переносов и их скорости | 234 | 7. Глобальный цикл серы | 245 | 8. Обсуждение | 247 | Литература | 251 | | Глава 5. Химические основы изменения климата. С. Шнейдер и У Келлог | 252 | | 1. Вступление | 252 | 2. Уроки прошлого | 253 | 3. Построение теории климата: связь между химией атмосферы, | излучением и динамикой | 257 | 4. Природные и антропогенные факторы, влияющие на состав атмосферы | 289 | Литература | 306 | | Глава 6. Цикл двуокиси углерода: резервуарные модели для описания | обмена атмосферной двуокиси углерода с океанами | и растительностью суши. Ч. Д. Килинг | 311 | | Предисловие | 311 | | ЧАСТЬ I. | ФОРМУЛИРОВКА И РЕШЕНИЕ МОДЕЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ | 312 | 1. Введение | 312 | 2. Трёхрезервуарная модель «атмосфера — океанский тандем» | 322 | 3. Четырёхрезервуарная тандемная модель, включающая биоту | 333 | 4. Пятирезервуарная разветвлённая модель с подразделённой биотой | 339 | | ЧАСТЬ II. | ХИМИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ И ЧИСЛЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ | 341 | Введение | 341 | 5. Коэффициенты переноса для биоты | 341 | 6. Коэффициенты переноса в обмене воздух-море | 347 | 7. Коэффициенты переноса для обмена в океане | 361 | 8. Данные натурных наблюдений | 365 | 9. Численные результаты и их обсуждение | 379 | | ПРИЛОЖЕНИЕ А. КОЭФФИЦИЕНТЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЧЕТЫРЁХРЕЗЕРВУАРНОЙ | МОДЕЛИ | 396 | ПРИЛОЖЕНИЕ Б. УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ПЯТИРЕЗЕРВУАРНОИ МОДЕЛИ | 397 | Литература | 399 | | Предметный указатель | 402 | Именной указатель | 404 |
|
Книги на ту же тему- Углекислый газ в атмосфере, Бах В., Крейн А., Берже А., Лонгетто А., ред., 1987
- Модели глобальной атмосферы и Мирового океана: алгоритмы и суперкомпьютерные технологии: Учебное пособие, Толстых М. А., Ибраев Р. А., Володин Е. М., Ушаков К. В., Калмыков В. В., Шляева А. В., Мизяк В. Г., Хабеев Р. Н., 2013
- Состояние и комплексный мониторинг природной среды и климата. Пределы изменений, Израэль Ю. А., ред., 2001
- Глобальные экологические проблемы на пороге XXI века: Материалы научной конференции, посвящённой 85-летию академика А. Л. Яншина, Яншина Ф. Т., ред., 1998
- Энергия и климат: Сборник статей, 1981
- Возможности предотвращения изменения климата и его негативных последствий: проблема Киотского протокола: материалы Совета-семинара при Президенте РАН, 2006
- Моделирование динамики и кинетики газовых примесей и аэрозолей в атмосфере, Алоян А. Е., 2008
- Аэрозоль и климат, Кондратьев К. Я., ред., 1991
- Влияние аэрозолей на среду и морское осадконакопление в Арктике, Шевченко В. П., 2006
- Физика атмосферы, Хргиан А. Х., 1953
- Лидарный контроль стратосферы, Зуев В. В., 2004
- Испарение в атмосферу: Теория, история, приложения, Братсерт У. Х., 1985
- Структура атмосферных осадков, Литвинов И. В., 1974
- Проблемы физики атмосферы. Сборник 5, Кондратьев К. Я., ред., 1967
- Пулы и потоки углерода в наземных экосистемах России, Заварзин Г. А., ред., 2007
- Исследование атмосферного озона, Гущин Г. П., 1963
- Физика и химия газовых разрядов в пучках СВЧ-волн, Коврижных Л. М., ред., 1994
- Физика планетных ионосфер, Бауэр З., 1976
- Динамика приповерхностного слоя воздуха, Бютнер Э. К., 1978
- Моделирование тепло- и влагообмена поверхности суши с атмосферой, Гусев Е. М., Насонова О. Н., 2010
- Лабораторные модели физических процессов в атмосфере и океане, Алексеев В. В., Киселева С. В., Лаппо С. С., 2005
- Воздействие тепловых потоков из океана на колебания климата высоких широт, Савченко В. Г., Нагурный А. П., 1987
- Численное решение задач динамики атмосферы и океана, Марчук Г. И., 1974
- Климат и циркуляция океана, Манабе С., Брайен К., 1972
- Суперкомпьютерное моделирование в физике климатической системы: Учебное пособие, Лыкосов В. Н., Глазунов А. В., Кулямин Д. В., Мортиков Е. В., Степаненко В. М., 2012
- Основы физики биосферы, Хильми Г. Ф., 1966
- Явления переноса в живых системах: Биомедицинские аспекты переноса количества движения и массы, Лайтфут Э., 1977
- Проблемы палеоклиматологии, Нэйрн А. Э. М., ред., 1968
- Планеты и спутники, Койпер Д. П., Миддлхерст Б. М., ред., 1963
- Планеты для людей, Доул С., 1974
|
|
|
© 1913—2013 КнигоПровод.Ru | http://knigoprovod.ru |
|