Procenat vazduha. Hemijski sastav Zemljine atmosfere

Odmah da rezervišemo, azot u vazduhu zauzima veliki deo, međutim, hemijski sastav preostalog udela je veoma interesantan i raznolik. Ukratko, lista glavnih elemenata je sljedeća.

Međutim, daćemo i neka objašnjenja o funkcijama ovih hemijskih elemenata.

1. Azot

Sadržaj azota u vazduhu je 78% po zapremini i 75% po masi, odnosno ovaj element dominira u atmosferi, ima titulu jednog od najčešćih na Zemlji, a osim toga nalazi se i van čoveka. zona stanovanja - na Uranu, Neptunu i u međuzvjezdanim prostorima. Dakle, koliko je dušika u zraku, već smo shvatili, ostaje pitanje njegove funkcije. Azot je neophodan za postojanje živih bića, deo je:

• proteini;
• amino kiseline;
• nukleinske kiseline;
• hlorofil;
• hemoglobin itd.

U proseku, oko 2% žive ćelije čine samo atomi azota, što objašnjava zašto ima toliko azota u vazduhu kao procenat zapremine i mase.
Azot je također jedan od inertnih plinova ekstrahiranih iz atmosferskog zraka. Iz njega se sintetiše amonijak, koristi se za hlađenje i u druge svrhe.

2. Kiseonik

Sadržaj kiseonika u vazduhu jedno je od najpopularnijih pitanja. Zadržavajući intrigu, pređimo na jednu smiješnu činjenicu: kisik je otkriven dva puta - 1771. i 1774. godine, međutim, zbog razlike u publikacijama otkrića, zasluge za otkriće elementa pripale su engleskom hemičaru Josephu Priestleyu, koji je zapravo izolovao kiseonik drugi. Dakle, udio kiseonika u vazduhu varira oko 21% po zapremini i 23% po masi. Zajedno sa azotom, ova dva gasa čine 99% zemaljskog vazduha. Međutim, postotak kisika u zraku je manji od dušika, a mi ipak nemamo problema s disanjem. Činjenica je da je količina kiseonika u vazduhu optimalno izračunata posebno za normalno disanje, u svom čistom obliku ovaj gas deluje na organizam kao otrov, dovodi do poteškoća u funkcionisanju nervnog sistema, zatajenja disanja i cirkulacije krvi. U isto vrijeme, nedostatak kisika također negativno utječe na zdravlje, uzrokujući gladovanje kisikom i sve neugodne simptome povezane s tim. Dakle, koliko kiseonika ima u vazduhu, toliko je potrebno za zdravo puno disanje.

3. Argon

Argon u vazduhu zauzima treće mesto, nema miris, boju i ukus. Značajna biološka uloga ovog gasa nije identifikovana, ali ima narkotičko dejstvo i čak se smatra dopingom. Argon ekstrahovan iz atmosfere koristi se u industriji, medicini, za stvaranje veštačke atmosfere, hemijsku sintezu, gašenje požara, stvaranje lasera itd.

4. Ugljični dioksid

Ugljični dioksid čini atmosferu Venere i Marsa, njegov postotak u zemljinom zraku je mnogo manji. Istovremeno, ogromna količina ugljičnog dioksida sadržana je u okeanu, redovno ga opskrbljuju svi organizmi koji dišu, a emituju ga radom industrije. U ljudskom životu ugljični dioksid se koristi u gašenju požara, prehrambenoj industriji kao plin i kao aditiv za hranu E290 - konzervans i prašak za pecivo. U čvrstom obliku, ugljični dioksid je jedno od najpoznatijih rashladnih sredstava za suhi led.

5. Neon

Ista tajanstvena svjetlost disko svjetala, jarkih natpisa i modernih farova koristi peti najčešći hemijski element koji ljudi također udišu - neon. Poput mnogih inertnih plinova, neon djeluje narkotično na osobu pri određenom pritisku, ali se upravo taj plin koristi u pripremi ronilaca i drugih ljudi koji rade pod povišenim pritiskom. Takođe, neon-helijum mešavine se koriste u medicini za respiratorne poremećaje, sam neon se koristi za hlađenje, u proizvodnji signalnih lampi i istih neonskih lampi. Međutim, suprotno stereotipu, neonsko svjetlo nije plavo, već crveno. Sve ostale boje daju lampe sa drugim gasovima.

6. Metan

Metan i vazduh imaju veoma drevnu istoriju: u primarnoj atmosferi, čak i pre pojave čoveka, metan je bio u mnogo većim količinama. Sada ovaj gas, koji se ekstrahuje i koristi kao gorivo i sirovina u proizvodnji, nije toliko rasprostranjen u atmosferi, ali se i dalje emituje sa Zemlje. Savremena istraživanja utvrđuju ulogu metana u disanju i životu ljudskog tijela, ali o tome još nema mjerodavnih podataka.

7. Helijum

Gledajući koliko helijuma ima u vazduhu, svako će shvatiti da ovaj gas nije jedan od najvažnijih po važnosti. Zaista, teško je odrediti biološki značaj ovog gasa. Ne računajući smiješno izobličenje glasa pri udisanju helijuma iz balona 🙂 Međutim, helijum ima široku primjenu u industriji: u metalurgiji, prehrambenoj industriji, za punjenje balona i meteoroloških sondi, u laserima, nuklearnim reaktorima itd.

8. Krypton

Ne govorimo o rodnom mjestu Supermana 🙂 Kripton je inertni plin koji je tri puta teži od zraka, kemijski inertan, ekstrahiran iz zraka, koristi se u žaruljama sa žarnom niti, laserima i još uvijek se aktivno proučava. Od zanimljivih svojstava kriptona, vrijedi napomenuti da pri pritisku od 3,5 atmosfere djeluje narkotično na osobu, a na 6 atmosfera poprima oštar miris.

9. Vodonik

Vodonik u vazduhu zauzima 0,00005% zapremine i 0,00008% mase, ali je istovremeno i najzastupljeniji element u svemiru. Sasvim je moguće napisati poseban članak o njegovoj povijesti, proizvodnji i primjeni, pa ćemo se sada ograničiti na mali popis industrija: hemijska, goriva, prehrambena industrija, avijacija, meteorologija, elektroprivreda.

10. Xenon

Potonji je u sastavu vazduha, za koji se prvobitno smatralo da je samo primesa kriptona. Njegovo ime se prevodi kao "vanzemaljac", a postotak sadržaja na Zemlji i šire je minimalan, što je dovelo do njegove visoke cijene. Sada je ksenon neophodan: proizvodnja moćnih i impulsnih izvora svjetlosti, dijagnostika i anestezija u medicini, motori svemirskih letjelica, raketno gorivo. Osim toga, kada se udiše, ksenon značajno snižava glas (suprotan efekat od helijuma), a u novije vrijeme na doping listu je dodano i udisanje ovog plina.

Vazduh je prirodna mešavina gasova

Na riječ „vazduh“ većini nas nehotice padne na pamet, možda pomalo naivno poređenje: zrak je ono što dišemo. Zaista, etimološki rečnik ruskog jezika ukazuje da je reč "vazduh" posuđena iz crkvenoslovenskog jezika: "uzdah". Sa biološke tačke gledišta, vazduh je stoga medij za održavanje života putem kiseonika. Sastav zraka možda ne sadrži kisik - život bi se i dalje razvijao u anaerobnim oblicima. Ali potpuno odsustvo zraka, očigledno, isključuje mogućnost postojanja bilo kakvih organizama.

Za fizičare, vazduh je prvenstveno Zemljina atmosfera i gasni omotač koji okružuje zemlju.

A šta je sam vazduh u smislu hemije?

Bilo je potrebno mnogo snage, rada i strpljenja naučnicima da razotkriju ovu misteriju prirode, da vazduh nije samostalna supstanca, kako se mislilo pre više od 200 godina, već je složena mešavina gasova. Po prvi put je naučnik-umjetnik Leonardo da Vinci govorio o složenom sastavu zraka (XV vijek).

Prije otprilike 4 milijarde godina, Zemljina atmosfera se sastojala uglavnom od ugljičnog dioksida. Postepeno se rastvorio u vodi, reagovao sa kamenjem, formirajući karbonate i bikarbonate kalcijuma i magnezijuma. Sa pojavom zelenih biljaka, ovaj proces je počeo da se odvija mnogo brže. U vrijeme pojave čovjeka, ugljični dioksid, toliko potreban biljkama, već je postao oskudan. Njegova koncentracija u zraku prije industrijske revolucije bila je samo 0,029%. Tokom 1,5 Ma, sadržaj kiseonika se postepeno povećavao.

Hemijski sastav vazduha

Prvi put je kvantitativni sastav zraka ustanovio francuski naučnik Antoine Laurent Lavoisier. Prema rezultatima svog čuvenog 12-dnevnog eksperimenta, zaključio je da se sav zrak u cjelini sastoji od kisika, pogodnog za disanje i sagorijevanje, i dušika, neživog plina, u omjeru 1/5 i 4/5. volumen, respektivno. Metalnu živu je grijao u retorti na mangalu 12 dana. Kraj retorte je stavljen ispod zvona, stavljen u posudu sa živom. Kao rezultat toga, nivo žive u zvonu je porastao za oko 1/5. Na površini žive u retorti nastala je supstanca narandžaste boje, živin oksid. Gas koji je ostao ispod zvona nije mogao disati. Naučnik je predložio da se "vitalni vazduh" preimenuje u "kiseonik", jer kada se sagore u kiseoniku, većina supstanci se pretvara u kiseline, a "zagušljivi vazduh" u "azot", jer. ne podržava život, šteti životu.

Lavoisierovo iskustvo

Glavna komponenta vazduha za nas je kiseonik, u vazduhu ga ima 21% zapremine. Kiseonik je razblažen velikom količinom azota - 78% zapremine vazduha i relativno malom zapreminom plemenitih inertnih gasova - oko 1%. Vazduh sadrži i promjenjive komponente - ugljični monoksid (IV) ili ugljični dioksid i vodenu paru, čija količina zavisi od različitih razloga. Ove supstance prirodno ulaze u atmosferu. Vulkanske erupcije oslobađaju sumpor-dioksid, vodonik sulfid i elementarni sumpor u atmosferu. Pešne oluje doprinose pojavi prašine u vazduhu. Oksidi dušika također ulaze u atmosferu tijekom električnih munje, pri čemu dušik i kisik u zraku međusobno reagiraju, ili kao rezultat aktivnosti bakterija u tlu koje mogu oslobađati dušikove okside iz nitrata; Tome doprinose i šumski požari i paljenje tresetišta. Procesi uništavanja organskih tvari praćeni su stvaranjem raznih plinovitih sumpornih spojeva. Voda u vazduhu određuje njegovu vlažnost. Ostale tvari imaju negativnu ulogu: one zagađuju atmosferu. Na primjer, u zraku gradova bez zelenila ima puno ugljičnog dioksida, vodene pare - iznad površine okeana i mora. Vazduh sadrži malu količinu sumpor-oksida (IV) ili sumpor-dioksida, amonijaka, metana, azot-oksida (I) ili azot-oksida, vodonika. Njima je posebno zasićen zrak u blizini industrijskih preduzeća, plinskih i naftnih polja ili vulkana. U gornjim slojevima atmosfere nalazi se još jedan gas - ozon. U zraku leti i razna prašina koju lako možemo primijetiti kada sa strane gledamo tanak snop svjetlosti koji pada iza zavjese u zamračenu sobu.

Stalni sastavni gasovi vazduha:

· Kiseonik

· Nitrogen

· inertnih gasova

Varijabilni sastavni gasovi vazduha:

· Ugljen monoksid (IV)

· Ozon

· Ostalo

Zaključak.

1. Vazduh je prirodna mešavina gasovitih materija, u kojoj svaka supstanca ima i zadržava svoja fizička i hemijska svojstva, pa se vazduh može odvojiti.

2. Vazduh je bezbojni gasoviti rastvor, gustine - 1,293 g/l, na temperaturi od -190 0 C prelazi u tečno stanje. Tečni vazduh je plavičasta tečnost.

3. Živi organizmi su usko povezani sa vazdušnim materijama koje imaju određeni efekat na njih. A u isto vrijeme, živi organizmi utječu na njega, jer obavljaju određene funkcije: redoks - oksidiraju, na primjer, ugljikohidrate u ugljični dioksid i vraćaju ih u ugljikohidrate; gas - apsorbuju i ispuštaju gasove.

Tako su živi organizmi stvoreni u prošlosti i održavaju atmosferu naše planete milionima godina.

Zagađenje zraka - unošenje novih nekarakterističnih fizičkih, hemijskih i bioloških supstanci u atmosferski vazduh ili promena prirodne prosečne dugotrajne koncentracije ovih materija u njemu.

Tokom fotosinteze ugljični dioksid se uklanja iz atmosfere, a u procesima disanja i truljenja vraća se nazad. Ravnoteža između ova dva gasa, uspostavljena tokom evolucije planete, počela je da se narušava, posebno u drugoj polovini 20. veka, kada je uticaj čoveka na prirodu počeo da raste. Do sada se priroda nosi sa narušavanjem ove ravnoteže zahvaljujući vodi okeana i njegovim algama. Ali koliko će dugo trajati sile prirode?

Šema. Zagađenje zraka

Glavni zagađivači vazduha u Rusiji

Broj automobila stalno raste, posebno u velikim gradovima, odnosno raste emisija štetnih materija u vazduh. "Na savjesti" automobila 60% emisije štetnih materija u gradu!
Ruske termoelektrane emituju do 30% zagađivača u atmosferu, a još 30% doprinosi industrije (crna i obojena metalurgija, proizvodnja nafte i prerada nafte, hemijska industrija i proizvodnja građevinskog materijala). Nivo zagađenja atmosfere prirodnim izvorima je pozadinski ( 31–41% ), malo se mijenja tokom vremena ( 59–69% ). Trenutno je problem antropogenog zagađenja atmosfere dobio globalni karakter. Koji zagađivači koji su opasni za sva živa bića ulaze u atmosferu? To su kadmijum, olovo, živa, arsen, bakar, čađ, merkaptani, fenol, hlor, sumporna i azotna kiselina i druge supstance. U budućnosti ćemo proučavati neke od ovih supstanci, saznati njihova fizička i hemijska svojstva i pričati o razornoj moći koja se krije u njima za naše zdravlje.

Razmjere zagađenja životne sredine planete, Rusija

U kojim zemljama svijeta je zrak najzagađeniji izduvnim gasovima vozila?
Najveća opasnost od zagađenja atmosfere izduvnim gasovima prijeti zemljama s moćnim voznim parkom. Na primjer, u Sjedinjenim Državama motorna vozila čine otprilike 1/2 svih štetnih emisija u atmosferu (do 50 miliona tona godišnje). Vozni park zapadne Evrope godišnje emituje do 70 miliona tona štetnih materija u vazduh, a u Nemačkoj, na primer, 30 miliona automobila čini 70% ukupne količine štetnih emisija. U Rusiji situaciju otežava činjenica da vozila u pogonu zadovoljavaju ekološke standarde za samo 14,5%.
Zagađuje atmosferu i vazdušni transport ispušnim perjanicama više hiljada aviona. Prema procjenama stručnjaka, kao rezultat djelovanja globalnog voznog parka (koji ima oko 500 miliona motora), godišnje u atmosferu uđe 4,5 milijardi tona ugljičnog dioksida.
Zašto su ovi zagađivači opasni? Teški metali – olovo, kadmijum, živa – štetno utiču na ljudski nervni sistem, ugljen monoksid – na sastav krvi; sumpor dioksid reaguje sa kišnom i snežnom vodom da formira kiselinu i izaziva kisele kiše. Koje su razmere ovih zagađenja? Glavni regioni distribucije kiselih kiša su SAD, Zapadna Evropa, Rusija. Nedavno bi u njih trebalo uključiti i industrijske regije Japana, Kine, Brazila i Indije. Koncept prekogranične prirode povezan je sa širenjem kiselih padavina - udaljenost između područja njihovog formiranja i područja padavina može biti stotine ili čak hiljade kilometara. Na primjer, glavni "krivac" kiselih kiša na jugu Skandinavije su industrijske regije Velike Britanije, Belgije, Holandije i Njemačke. U kanadskim provincijama Ontario i Quebec kisele kiše se prenose iz susjednih područja Sjedinjenih Država. Na teritoriji Rusije ove padavine iz Evrope nose zapadni vjetrovi.
Nepovoljna ekološka situacija razvila se na sjeveroistoku Kine, u pacifičkoj zoni Japana, u gradovima Mexico City, Sao Paulo, Buenos Aires. U Rusiji je 1993. godine, u 231 gradu sa ukupno 64 miliona stanovnika, sadržaj štetnih materija u vazduhu premašio normu. U 86 gradova 40 miliona ljudi živi u uslovima u kojima zagađenje premašuje normu 10 puta. Među ovim gradovima su Brjansk, Čerepovec, Saratov, Ufa, Čeljabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznjeck, Norilsk, Rostov. Po količini štetnih emisija, prvo mjesto u Rusiji zauzima Uralski region. Dakle, u regiji Sverdlovsk stanje atmosfere ne zadovoljava standarde na 20 teritorija na kojima živi 60% stanovništva. U gradu Karabašu, region Čeljabinsk, topionica bakra godišnje emituje 9 tona štetnih jedinjenja u atmosferu za svakog stanovnika. Učestalost raka kod nas je 338 slučajeva na 10.000 stanovnika.
Alarmantna situacija se razvila i u regionu Volge, na jugu zapadnog Sibira, u centralnoj Rusiji. U Uljanovsku, više od prosjeka za Rusiju, ljudi pate od bolesti gornjih disajnih puteva. Incidencija raka pluća porasla je 20 puta od 1970. godine, a grad ima jednu od najviših stopa smrtnosti novorođenčadi u Rusiji.
U gradu Dzeržinsku, veliki broj hemijskih preduzeća je koncentrisan na ograničenom području. U proteklih 8 godina, ovdje se dogodilo 60 ispuštanja moćnih toksičnih supstanci u atmosferu, što je dovelo do vanrednih situacija, u nekim slučajevima i smrti ljudi. U regiji Volga godišnje na gradske stanovnike padne do 300 hiljada tona čađi, pepela, čađi, ugljičnih oksida. Moskva se nalazi na 15. mestu među ruskim gradovima po ukupnom nivou zagađenja vazduha.

Glavne komponente atmosferskog vazduha su kiseonik (oko 21%), azot (78%), ugljen dioksid (0,03-0,04%), vodena para, inertni gasovi, ozon, vodonik peroksid (oko 1%).

Kiseonik je najsastavniji deo vazduha. Uz njegovo direktno učešće, odvijaju se svi oksidativni procesi u ljudskom i životinjskom tijelu. U mirovanju osoba troši oko 350 ml kisika u minuti, a pri teškom fizičkom radu količina utrošenog kisika se povećava nekoliko puta.

Udahnuti vazduh sadrži 20,7-20,9% kiseonika, a izdahnuti oko 15-16%. Dakle, tkiva tijela apsorbiraju oko 1/4 kisika prisutnog u sastavu udahnutog zraka.

U atmosferi se sadržaj kiseonika ne menja značajno. Biljke apsorbiraju ugljični dioksid i razgrađuju ga kako bi apsorbirali ugljik, dok se oslobođeni kisik oslobađa u atmosferu. Izvor stvaranja kiseonika je i fotohemijsko razlaganje vodene pare u gornjim slojevima atmosfere pod uticajem ultraljubičastog zračenja sunca. U osiguravanju konstantnog sastava atmosferskog zraka važno je i miješanje strujanja zraka u nižim slojevima atmosfere. Izuzetak su hermetički zatvorene prostorije u kojima zbog dugog boravka ljudi može značajno da se smanji sadržaj kiseonika (podmornice, skloništa, kabine aviona pod pritiskom itd.).

Za organizam je važan parcijalni pritisak * kiseonika, a ne njegov apsolutni sadržaj u udahnutom vazduhu. To je zbog činjenice da se prijelaz kisika iz alveolarnog zraka u krv i iz krvi u tkivnu tekućinu događa pod utjecajem razlike parcijalnog tlaka. Parcijalni tlak kisika opada s povećanjem nadmorske visine (Tablica 1).

Tabela 1. Parcijalni tlak kisika na različitim visinama

Od velikog značaja je upotreba kiseonika za lečenje bolesti praćenih kiseonikom (kiseonički šatori, inhalatori).

Ugljen-dioksid. Sadržaj ugljičnog dioksida u atmosferi je prilično konstantan. Ova konstantnost se objašnjava njegovim kruženjem u prirodi. Unatoč činjenici da su procesi propadanja i vitalna aktivnost organizma praćeni oslobađanjem ugljičnog dioksida, ne dolazi do značajnog povećanja njegovog sadržaja u atmosferi, jer biljke apsorbiraju ugljični dioksid. Istovremeno, ugljik ide u izgradnju organskih tvari, a kisik ulazi u atmosferu. Izdahnuti zrak sadrži do 4,4% ugljičnog dioksida.

Ugljični dioksid je fiziološki uzročnik respiratornog centra, pa se prilikom umjetnog disanja u malim količinama dodaje u zrak. U velikim količinama može imati narkotički efekat i uzrokovati smrt.

Ugljični dioksid ima i higijenski značaj. Prema njegovom sadržaju ocjenjuje se čistoća zraka u stambenim i javnim prostorijama (tj. prostorijama u kojima se nalaze ljudi). Kada se ljudi nakupljaju u slabo provetrenim prostorijama, paralelno sa akumulacijom ugljičnog dioksida u zraku, povećava se sadržaj drugih ljudskih otpadnih tvari, raste temperatura zraka i povećava se njegova vlažnost.

Utvrđeno je da ako sadržaj ugljičnog dioksida u zraku u zatvorenom prostoru prelazi 0,07-0,1%, tada zrak poprima neprijatan miris i može poremetiti funkcionalno stanje organizma.

Paralelizam promjena navedenih svojstava zraka u stambenim prostorijama i povećanje koncentracije ugljičnog dioksida, kao i jednostavnost određivanja njegovog sadržaja, omogućavaju korištenje ovog indikatora za higijensku procjenu kvaliteta zraka i efikasnosti. ventilacija u javnim prostorijama.

azota i drugih gasova. Azot je glavna komponenta atmosferskog zraka. U organizmu je u otopljenom stanju u krvi i tkivnim tečnostima, ali ne učestvuje u hemijskim reakcijama.

Trenutno je eksperimentalno utvrđeno da u uslovima visokog pritiska vazdušni azot izaziva kod životinja poremećaj neuromišićne koordinacije, naknadnu ekscitaciju i narkotično stanje. Istraživači su primijetili slične pojave kod ronilaca. Upotreba mješavine helija i kisika za disanje ronilaca omogućava povećanje dubine spuštanja na 200 m bez izraženih simptoma intoksikacije.

Pri električnim udarima groma i pod uticajem ultraljubičastih zraka sunca u vazduhu se stvara mala količina drugih gasova. Njihova higijenska vrijednost je relativno mala.

* Parcijalni pritisak gasa u mešavini gasova je pritisak koji bi dati gas proizveo kada bi zauzeo celu zapreminu mešavine.

Niži slojevi atmosfere sastoje se od mješavine plinova zvanih zrak. , u kojoj su suspendovane tečne i čvrste čestice. Ukupna masa potonjeg je beznačajna u poređenju sa cjelokupnom masom atmosfere.

Atmosferski vazduh je mešavina gasova od kojih su glavni azot N2, kiseonik O2, argon Ar, ugljen dioksid CO2 i vodena para. Vazduh bez vodene pare naziva se suvi vazduh. Blizu zemljine površine, suvi vazduh se sastoji od 99% azota (78% po zapremini ili 76% po masi) i kiseonika (21% po zapremini ili 23% po masi). Preostalih 1% otpada gotovo u potpunosti na argon. Ostaje samo 0,08% za ugljični dioksid CO2. Brojni drugi gasovi su deo vazduha u hiljaditim, milionitim delovima i čak manjim delovima procenta. To su kripton, ksenon, neon, helijum, vodonik, ozon, jod, radon, metan, amonijak, vodonik peroksid, azot oksid itd. Sastav suvog atmosferskog vazduha u blizini površine Zemlje dat je u tabeli. jedan.

Tabela 1

Sastav suvog atmosferskog vazduha u blizini površine Zemlje

Procentualni sastav suhog zraka u blizini zemljine površine je vrlo konstantan i gotovo svuda isti. Jedino se sadržaj ugljičnog dioksida može značajno promijeniti. Kao rezultat procesa disanja i sagorijevanja, njegov volumetrijski sadržaj u zraku zatvorenih, slabo ventiliranih prostorija, kao i industrijskih centara, može se povećati nekoliko puta - do 0,1-0,2%. Procenat azota i kiseonika se neznatno menja.

Sastav prave atmosfere uključuje tri važne varijabilne komponente - vodenu paru, ozon i ugljični dioksid. Sadržaj vodene pare u vazduhu značajno varira, za razliku od ostalih komponenti vazduha: na površini zemlje on varira između stotih delova procenta i nekoliko procenata (od 0,2% na polarnim širinama do 2,5% na ekvatoru, a na nekim slučajeva varira skoro od nula do 4%). Ovo se objašnjava činjenicom da, u uslovima koji postoje u atmosferi, vodena para može preći u tečno i čvrsto stanje i, obrnuto, može ponovo ući u atmosferu usled isparavanja sa zemljine površine.

Vodena para kontinuirano ulazi u atmosferu isparavanjem sa vodenih površina, iz vlažnog tla i transpiracijom biljaka, dok na različitim mjestima iu različito vrijeme ulazi u različitim količinama. Od zemljine površine se širi prema gore, a vazdušnim strujama se prenosi sa jednog mesta na Zemlji na drugo.

Može doći do zasićenja u atmosferi. U tom stanju, vodena para je sadržana u zraku u količini koja je maksimalno moguća pri datoj temperaturi. Vodena para se zove zasićenje(ili zasićen), i vazduh koji ga sadrži zasićen.

Stanje zasićenja obično se postiže kada temperatura vazduha padne. Kada se ovo stanje dostigne, tada s daljnjim smanjenjem temperature dio vodene pare postaje suvišan i kondenzuje prelazi u tečno ili čvrsto stanje. U zraku se pojavljuju kapljice vode i ledeni kristali oblaka i magle. Oblaci mogu ponovo da ispare; u drugim slučajevima, kapljice i kristali oblaka, postajući sve veći, mogu pasti na površinu zemlje u obliku padavina. Kao rezultat svega toga, sadržaj vodene pare u svakom dijelu atmosfere se stalno mijenja.

Najvažniji vremenski procesi i klimatske karakteristike povezani su s vodenom parom u zraku i njenim prijelazima iz plinovitog u tekuće i čvrsto stanje. Prisustvo vodene pare u atmosferi značajno utiče na termičke uslove atmosfere i zemljine površine. Vodena para snažno apsorbuje dugotalasno infracrveno zračenje koje emituje zemljina površina. Zauzvrat, on sam emituje infracrveno zračenje, od čega većina ide na površinu zemlje. Time se smanjuje noćno hlađenje zemljine površine, a time i nižih slojeva vazduha.

Velike količine toplote troše se na isparavanje vode sa zemljine površine, a kada se vodena para kondenzuje u atmosferi, ova toplota se prenosi na vazduh. Oblaci koji nastaju kondenzacijom odbijaju i apsorbuju sunčevo zračenje na svom putu do površine zemlje. Padavine iz oblaka su bitan element vremena i klime. Konačno, prisustvo vodene pare u atmosferi je bitno za fiziološke procese.

Vodena para, kao i svaki gas, ima elastičnost (pritisak). Pritisak vodene pare e proporcionalno njegovoj gustini (sadržaju po jedinici zapremine) i njegovoj apsolutnoj temperaturi. Izražava se u istim jedinicama kao i vazdušni pritisak, tj. bilo u milimetara žive, bilo u milibari.

Pritisak vodene pare pri zasićenju naziva se elastičnost zasićenja. Ovo najveći mogući pritisak vodene pare na datoj temperaturi. Na primjer, pri temperaturi zasićenja od 0° elastičnost je 6,1 mb . Za svakih 10° temperature, elastičnost zasićenja se približno udvostručuje.

Ako zrak sadrži manje vodene pare nego što je potrebno za njegovo zasićenje na datoj temperaturi, može se odrediti koliko je zrak blizu zasićenosti. Da biste to učinili, izračunajte relativna vlažnost. Ovo je naziv omjera stvarne elastičnosti e vodena para u vazduhu do elastičnosti zasićenja E na istoj temperaturi, izraženo u procentima, tj.

Na primjer, pri temperaturi od 20°, elastičnost zasićenja je 23,4 mb. Ako je u ovom slučaju stvarni pritisak pare u zraku 11,7 mb, tada je relativna vlažnost zraka

Pritisak vodene pare u blizini zemljine površine varira od stotinki milibara (na veoma niskim temperaturama zimi na Antarktiku i Jakutiji) do 35 mbi više (blizu ekvatora). Što je zrak topliji, to može sadržavati više vodene pare bez zasićenja i, prema tome, veća elastičnost vodene pare može biti u njemu.

Relativna vlažnost može poprimiti sve vrijednosti - od nule za potpuno suv zrak ( e= 0) do 100% za stanje zasićenja (e = E).

Hemijski sastav vazduha

Vazduh ima sledeći hemijski sastav: azot-78,08%, kiseonik-20,94%, inertni gasovi-0,94%, ugljen-dioksid-0,04%. Ovi pokazatelji u površinskom sloju mogu fluktuirati u neznatnim granicama. Čovjeku je u osnovi potreban kisik, bez kojeg ne može živjeti, kao i drugi živi organizmi. Ali sada je proučeno i dokazano da su i drugi sastojci zraka od velike važnosti.

Kiseonik je gas bez boje i mirisa, veoma rastvorljiv u vodi. Osoba udahne približno 2722 litre (25 kg) kiseonika dnevno u mirovanju. Izdahnuti vazduh sadrži oko 16% kiseonika. Priroda intenziteta oksidativnih procesa u tijelu ovisi o količini utrošenog kisika.

Dušik je plin bez boje i mirisa, neaktivan, njegova koncentracija u izdahnutom zraku gotovo se ne mijenja. Ima važnu fiziološku ulogu u stvaranju atmosferskog pritiska, koji je vitalan, i zajedno s inertnim plinovima razrjeđuje kisik. Uz biljnu hranu (posebno mahunarke), dušik u vezanom obliku ulazi u tijelo životinja i sudjeluje u stvaranju životinjskih proteina, a samim tim i bjelančevina ljudskog tijela.

Ugljični dioksid je bezbojni plin kiselkastog okusa i neobičnog mirisa, vrlo topiv u vodi. Vazduh koji se izdahne iz pluća sadrži do 4,7%. Povećanje sadržaja ugljičnog dioksida od 3% u udahnutom zraku negativno utječe na stanje organizma, javljaju se osjećaji kompresije glave i glavobolje, povišenje krvnog tlaka, usporavanje pulsa, javlja se tinitus, može doći do mentalnog uzbuđenja. posmatrano. Sa povećanjem koncentracije ugljičnog dioksida do 10% u udahnutom zraku dolazi do gubitka svijesti, a zatim i do zastoja disanja. Velike koncentracije brzo dovode do paralize moždanih centara i smrti.

Glavne hemijske nečistoće koje zagađuju atmosferu su sljedeće.

ugljen monoksid(CO) - gas bez boje i mirisa, takozvani "ugljen-monoksid". Nastaje kao rezultat nepotpunog sagorevanja fosilnih goriva (uglja, gasa, nafte) u uslovima nedostatka kiseonika na niskim temperaturama.

Ugljen-dioksid(CO 2), ili ugljični dioksid - bezbojni plin kiselkastog mirisa i okusa, proizvod potpune oksidacije ugljika. To je jedan od gasova staklene bašte.

sumpor dioksid(SO 2) ili sumpor dioksid je bezbojni plin oštrog mirisa. Nastaje prilikom sagorevanja fosilnih goriva koja sadrže sumpor, uglavnom uglja, kao i prilikom prerade sumpornih ruda. Učestvuje u stvaranju kiselih kiša. Dugotrajno izlaganje sumpor-dioksidu na osobi dovodi do poremećaja cirkulacije i zastoja disanja.

dušikovi oksidi(oksid i dušikov dioksid). Nastaje tokom svih procesa sagorevanja uglavnom u obliku azotnog oksida. Dušikov oksid brzo oksidira u dioksid, koji je crveno-bijeli plin neugodnog mirisa koji snažno utječe na ljudske sluzokože. Što je temperatura izgaranja viša, to je intenzivnije stvaranje dušikovih oksida.

Ozon- gas karakterističnog mirisa, jači oksidant od kiseonika. Smatra se jednim od najotrovnijih od svih uobičajenih zagađivača zraka. U donjem atmosferskom sloju ozon nastaje kao rezultat fotokemijskih procesa koji uključuju dušikov dioksid i hlapljiva organska jedinjenja (VOC).

ugljovodonici- hemijska jedinjenja ugljenika i vodonika. To uključuje hiljade različitih zagađivača vazduha koji se nalaze u neizgorenom benzinu, tečnostima za hemijsko čišćenje, industrijskim rastvaračima i još mnogo toga. Mnogi ugljovodonici su sami po sebi opasni. Na primjer, benzen, jedan od sastojaka benzina, može uzrokovati leukemiju, a heksan može uzrokovati ozbiljna oštećenja ljudskog nervnog sistema. Butadien je jak kancerogen.

Olovo- srebrno sivi metal, otrovan u bilo kojem poznatom obliku. Široko se koristi u proizvodnji lemljenja, boja, municije, štamparske legure itd. Olovo i njegova jedinjenja, ulazeći u ljudski organizam, smanjuju aktivnost enzima i remete metabolizam, osim toga imaju sposobnost akumulacije u ljudskom organizmu. Jedinjenja olova predstavljaju posebnu opasnost za djecu, remete njihov mentalni razvoj, rast, sluh, govor djeteta i njegovu sposobnost koncentracije.

Freoni- grupa supstanci koje sadrže halogene sintetizirane od strane čovjeka. Freoni, koji su klorirani i fluorirani ugljik (CFC), kao jeftini i netoksični plinovi, imaju široku primjenu kao rashladna sredstva u frižiderima i klima uređajima, sredstva za pjenjenje, u instalacijama za gašenje požara na plin, te radni fluid aerosolnih pakovanja (lakovi, dezodoransi).

industrijska prašina Ovisno o mehanizmu njihovog formiranja, dijele se u sljedeće klase:

mehanička prašina - nastaje kao rezultat mljevenja proizvoda tokom tehnološkog procesa,

sublimati - nastaju kao rezultat volumetrijske kondenzacije para supstanci tokom hlađenja gasa koji prolazi kroz procesni aparat, instalaciju ili jedinicu,

leteći pepeo - nesagorivi ostatak goriva sadržan u dimnom plinu u suspendiranom stanju, nastaje od njegovih mineralnih nečistoća tokom sagorijevanja,

industrijska čađ - čvrsti visoko dispergirani ugljik, koji je dio industrijske emisije, nastaje prilikom nepotpunog sagorijevanja ili termičke razgradnje ugljikovodika.

Glavni parametar koji karakterizira suspendirane čestice je njihova veličina, koja varira u širokom rasponu - od 0,1 do 850 mikrona. Najopasnije čestice su od 0,5 do 5 mikrona, jer se ne talože u respiratornom traktu i upravo ih osoba udiše.

Dioksini spadaju u klasu polihlorisanih policikličkih jedinjenja. Pod ovim imenom kombinira se više od 200 tvari - dibenzodioksina i dibenzofurana. Glavni element dioksina je klor, koji se u nekim slučajevima može zamijeniti bromom, osim toga dioksini sadrže kisik, ugljik i vodik.

Atmosferski zrak djeluje kao svojevrsni posrednik zagađivanja svih drugih objekata prirode, doprinoseći širenju velikih masa zagađenja na velike udaljenosti. Industrijske emisije iz zraka (nečistoće) zagađuju okeane, zakiseljuju tlo i vodu, mijenjaju klimu i uništavaju ozonski omotač.