Происхождение и эволюция Земли

Что такое химия окружающей среды

Термин «химия окружающей среды » не имеет четкого определения. Для разных людей он означает разное. Специалисты по химии окружающей среды принимают участие в решении важных вопросов по состоянию окружающей среды — истощению озонового слоя стратосферы, глобальному потеплению и т.д. Кроме того, установлена роль химии окружающей среды в проблемах регионального и локального масштабов — например, влиянии кислотных дождей и загрязнении водных ресурсов. Для многих людей «химия окружающей среды» безоговорочно связана с «загрязнением, хотя это понятие имеет мало смысла вне рамок для сравнения. Так, например, обыкновенная поваренная соль является загрязнителем для питьевой воды, но невозможно себе представить морскую воду без этого вещества.

В последние десятилетия успехи техники дали возможность на количественном уровне изучать большие, сложные системы, такие, как экологические. Необходимыми инструментами для этого послужили метод меченых атомов, новые физико-химические методы (такие как спектрометрия, или хроматография).

Сама химия, как наука, в настоящее время состоит из многих составляющих – неорганическая, органическая, физическая, биологическая и т.д. Некоторое представления о месте химии окружающей среды в системе наук, изучающих различные уровни организации мира, может дать схема, представленная на рисунке.

 

Нижеследующий материал предназначен в помощь студентам при изучении курса химии окружающей среды.

Происхождение вселенной

 

Принято считать, что Вселенная возникла в один момент в ре­зультате огромного взрыва, обычно называемого Большим Взрывом (Big Bang). Астрономы до сих пор находят свидетельства этого взрыва в движении галактик и микроволновом фоновом излучении, приписываемом первородной вспышке. В первые доли секунды после Большого Взрыва установилось отношение вещества и излучения порядка 1:10⁸. Минутами позже определилось относительное содержание водорода (Н), дейтерия (D) и гелия (Не). Более тяжелые элементы образовались после взаимодействия этих газов внутри звезд. Такие тяжелые элементы, как железо (Fe), могли быть созданы в ядрах звезд, в то время как звезды, оканчивающие свое существование как взрывающиеся сверхновые, производили гораздо более тяжелые элементы.

Водород и гелий содержатся во Вселенной в наибольшем количестве как реликты самых ранних мгновений образования элементов. Однако именно процесс образования звезд привел к характерному относительному содержанию элементов в космосе.

 

 

 

Литий, бериллий и бор не очень устойчивы внутри звезд, отсюда небольшое содержание этих элементов во Вселенной. Углерод, азот и кислород образовались в результате продуктивного циклического процесса в звездах, что привело к их относительно большому содержанию. Кремний довольно устойчив к фотодиссоциации в звездах, поэтому он тоже распространен и доминирует в окружающем нас мире минералов.

Происхождение и эволюция Земли

Одна из гипотез образования планет нашей Солнечной системы – образование их из дискообразного облака горячих газов – остатков взрыва сверхновой звезды. Сконденсировавшиеся пары образовали твердые частицы, объединившиеся в небольшие тела (планетезимали), в результате срастания которых возникли плотные внутренние планеты (от Меркурия до Марса). Крупные внешние планеты, будучи более удаленными от Солнца, состоят из газов меньшей плотности, конденсация которых происходила при гораздо более низких температурах.

Когда молодая Земля выросла примерно до своей современной массы, она нагрелась, в основном за счет радиоактивного распада нестабильных изотопов, и частично путем улавливания кинетической энергии от столкновений планетезималей. В результате такого нагрева расплавились железо и никель, а их высокая плотность позволила им погрузиться в центр планеты, образовав ядро. Последующее охлаждение способствовало затвердеванию оставшегося материала в виде мантии с составом MgFeSiO₃