Ilmaprosentti. Maan ilmakehän kemiallinen koostumus

Tehdään varaus heti, ilmassa oleva typpi vie suuren osan, mutta loppuosan kemiallinen koostumus on erittäin mielenkiintoinen ja monipuolinen. Lyhyesti sanottuna pääelementtien luettelo on seuraava.

Annamme kuitenkin myös joitain selityksiä näiden kemiallisten alkuaineiden toiminnoista.

1. Typpi

Typpipitoisuus ilmassa on 78 tilavuusprosenttia ja 75 massaprosenttia, eli tämä alkuaine hallitsee ilmakehää, sillä on otsikko yksi yleisimmistä maapallolla ja lisäksi sitä löytyy ihmisasutuksen ulkopuolella. vyöhyke - Uranuksella, Neptunuksella ja tähtienvälisissä tiloissa. Joten, kuinka paljon typpeä on ilmassa, olemme jo selvittäneet, kysymys jää sen toiminnasta. Typpi on välttämätön elävien olentojen olemassaololle, se on osa:

• proteiinit;
• aminohappoja;
• nukleiinihapot;
• klorofylli;
• hemoglobiini jne.

Keskimäärin noin 2 % elävästä solusta on vain typpiatomeja, mikä selittää, miksi ilmassa on niin paljon typpeä tilavuus- ja massaprosentteina.
Typpi on myös yksi ilmakehän ilmasta erotetuista inerteistä kaasuista. Siitä syntetisoidaan ammoniakkia, jota käytetään jäähdytykseen ja muihin tarkoituksiin.

2. Happi

Ilman happipitoisuus on yksi suosituimmista kysymyksistä. Säilyttäen juonittelun, poikkeaapa yhteen hauskaan tosiasiaan: happea löydettiin kahdesti - vuosina 1771 ja 1774, mutta löydön julkaisujen erojen vuoksi ansio elementin löytämisestä meni englantilaiselle kemistille Joseph Priestleylle, joka todella eristi hapen toiseksi. Joten hapen osuus ilmassa vaihtelee noin 21 tilavuusprosenttia ja 23 massaprosenttia. Yhdessä typen kanssa nämä kaksi kaasua muodostavat 99 % maapallon ilmasta. Ilman hapen prosenttiosuus on kuitenkin pienempi kuin typen, emmekä kuitenkaan koe hengitysongelmia. Tosiasia on, että hapen määrä ilmassa on laskettu optimaalisesti erityisesti normaalia hengitystä varten, puhtaassa muodossaan tämä kaasu vaikuttaa kehoon kuin myrkky, johtaa hermoston toiminnan vaikeuksiin, hengitysvajeeseen ja verenkiertoon. Samaan aikaan hapenpuute vaikuttaa myös negatiivisesti terveyteen aiheuttaen hapen nälänhätää ja kaikkia siihen liittyviä epämiellyttäviä oireita. Siksi kuinka paljon happea ilmassa on, niin paljon tarvitaan terveelliseen täyteen hengitykseen.

3. Argon

Ilmassa oleva argon on kolmannella sijalla, sillä ei ole hajua, väriä ja makua. Tämän kaasun merkittävää biologista roolia ei ole tunnistettu, mutta sillä on narkoottinen vaikutus ja sitä pidetään jopa dopingina. Ilmakehästä uutettua argonia käytetään teollisuudessa, lääketieteessä, keinotekoisen ilmakehän luomiseen, kemialliseen synteesiin, palontorjuntaan, lasereiden valmistukseen jne.

4. Hiilidioksidi

Hiilidioksidi muodostaa Venuksen ja Marsin ilmakehän, sen prosenttiosuus maan ilmassa on paljon pienempi. Samaan aikaan valtameressä on valtava määrä hiilidioksidia, jota kaikki hengittävät organismit toimittavat säännöllisesti, ja se vapautuu teollisuuden työn vuoksi. Ihmiselämässä hiilidioksidia käytetään palontorjunnassa, elintarviketeollisuudessa kaasuna ja elintarvikelisäaineena E290 - säilöntäaine ja leivinjauhe. Kiinteässä muodossa hiilidioksidi on yksi tunnetuimmista kuivajääkylmäaineista.

5. Neon

Sama salaperäinen diskolyhtyjen valo, kirkkaat kyltit ja modernit ajovalot käyttävät viidenneksi yleisintä kemiallista alkuainetta, jota myös ihminen hengittää - neonia. Kuten monet inertit kaasut, neonilla on huumevaikutus ihmiseen tietyssä paineessa, mutta juuri tätä kaasua käytetään sukeltajien ja muiden korkeassa paineessa työskentelevien ihmisten valmistelussa. Myös neon-helium-seoksia käytetään lääketieteessä hengityselinten sairauksiin, itse neonia käytetään jäähdytykseen, merkkivalojen ja samojen neonlamppujen valmistukseen. Stereotypian vastaisesti neonvalo ei kuitenkaan ole sinistä, vaan punaista. Kaikki muut värit antavat lamppuja muiden kaasujen kanssa.

6. Metaani

Metaanilla ja ilmalla on hyvin muinainen historia: primääriilmakehässä, jo ennen ihmisen ilmestymistä, metaania oli paljon suurempia määriä. Nyt tämä kaasu, joka on louhittu ja käytetty polttoaineena ja raaka-aineena tuotannossa, ei ole niin laajalti levinnyt ilmakehään, mutta sitä kuitenkin vapautuu maapallolta. Nykyaikainen tutkimus osoittaa metaanin roolin ihmiskehon hengittämisessä ja elämässä, mutta tästä aiheesta ei ole vielä olemassa arvovaltaista tietoa.

7. Helium

Kun tarkastellaan, kuinka paljon heliumia on ilmassa, jokainen ymmärtää, että tämä kaasu ei ole yksi tärkeimmistä. Tämän kaasun biologista merkitystä on todellakin vaikea määrittää. Lukuun ottamatta hassua äänen vääristymistä heliumia hengitettäessä ilmapallosta 🙂 Heliumia käytetään kuitenkin laajasti teollisuudessa: metallurgiassa, elintarviketeollisuudessa, ilmapallojen ja meteorologisten koettimien täytössä, lasereissa, ydinreaktoreissa jne.

8. Kryptoni

Emme puhu Supermanin syntymäpaikasta 🙂 Kryptoni on inertti kaasu, joka on kolme kertaa ilmaa raskaampi, kemiallisesti inertti, ilmasta erotettu, käytetty hehkulampuissa, lasereissa ja sitä tutkitaan edelleen aktiivisesti. Kryptonin mielenkiintoisista ominaisuuksista on syytä huomata, että 3,5 ilmakehän paineessa sillä on narkoottinen vaikutus ihmiseen, ja 6 ilmakehässä se saa pistävän hajun.

9. Vety

Vetyä on ilmassa 0,00005 tilavuusprosenttia ja 0,00008 massaprosenttia, mutta samalla se on maailmankaikkeuden runsain alkuaine. Sen historiasta, tuotannosta ja soveltamisesta on täysin mahdollista kirjoittaa erillinen artikkeli, joten rajoitamme nyt pieneen luetteloon toimialoista: kemianteollisuus, polttoaine, elintarviketeollisuus, ilmailu, meteorologia, sähköteollisuus.

10. Xenon

Jälkimmäinen on koostumuksessa ilmaa, jota alun perin pidettiin vain sekoituksena kryptonille. Sen nimi on käännettynä "alien", ja sisällön prosenttiosuus sekä maan päällä että sen ulkopuolella on minimaalinen, mikä johti sen korkeisiin kustannuksiin. Nyt ksenon on välttämätöntä: tehokkaiden ja pulssivalonlähteiden tuotanto, diagnostiikka ja anestesia lääketieteessä, avaruusalusten moottorit, rakettipolttoaine. Lisäksi sisäänhengitettynä ksenon alentaa ääntä merkittävästi (heliumin päinvastainen vaikutus), ja viime aikoina tämän kaasun hengittäminen on lisätty dopingluetteloon.

Ilma on luonnollinen kaasujen seos

Sana "ilma" useimmat meistä tulevat tahattomasti mieleen, ehkä hieman naiivi vertailu: ilma on mitä hengitämme. Itse asiassa venäjän kielen etymologinen sanakirja osoittaa, että sana "ilma" on lainattu kirkkoslaavilaisesta kielestä: "huokaus". Biologisesta näkökulmasta katsottuna ilma on siis väline elämän ylläpitämiselle hapen avulla. Ilman koostumus ei ehkä sisällä happea - elämä kehittyisi silti anaerobisissa muodoissa. Mutta ilman täydellinen puuttuminen ilmeisesti sulkee pois mahdollisuuden olemassa olevien organismien olemassaoloon.

Fyysikoille ilma on ensisijaisesti maan ilmakehä ja maata ympäröivä kaasuvaippa.

Ja mitä ilma itse on kemian kannalta?

Tiedemiehiltä vaati paljon voimaa, työtä ja kärsivällisyyttä selvittääkseen tämän luonnon mysteerin, että ilma ei ole itsenäinen aine, kuten yli 200 vuotta sitten luultiin, vaan se on monimutkainen kaasuseos. Ensimmäistä kertaa tiedemies-taiteilija Leonardo da Vinci puhui ilman monimutkaisesta koostumuksesta (XV vuosisata).

Noin 4 miljardia vuotta sitten maapallon ilmakehä koostui pääasiassa hiilidioksidista. Vähitellen se liukeni veteen, reagoi kivien kanssa muodostaen karbonaatteja ja kalsiumin ja magnesiumin bikarbonaatteja. Vihreiden kasvien myötä tämä prosessi alkoi edetä paljon nopeammin. Ihmisen ilmestyessä kasveille niin tarpeellista hiilidioksidia oli jo niukasti. Sen pitoisuus ilmassa oli ennen teollista vallankumousta vain 0,029 %. 1,5 Ma:n aikana happipitoisuus nousi vähitellen.

Ilman kemiallinen koostumus

Ranskalainen tiedemies Antoine Laurent Lavoisier määritti ensimmäistä kertaa ilman kvantitatiivisen koostumuksen. Hän päätteli tunnetun 12 päivää kestäneen kokeensa tulosten perusteella, että kaikki ilma koostuu kokonaisuudessaan hengitykseen ja palamiseen sopivasta hapesta ja typestä, elottomasta kaasusta suhteissa 1/5 ja 4/5 äänenvoimakkuutta vastaavasti. Hän kuumensi metallista elohopeaa retortissa parrakoneella 12 päivän ajan. Retortin pää tuotiin kellon alle ja asetettiin astiaan, jossa oli elohopeaa. Tämän seurauksena elohopean taso kellossa nousi noin 1/5. Retortin elohopean pinnalle muodostui oranssinvärinen aine, elohopeaoksidi. Kellon alle jäänyt kaasu oli hengittämätöntä. Tiedemies ehdotti "tärkeän ilman" nimeämistä uudelleen "hapeksi", koska hapessa poltettaessa useimmat aineet muuttuvat hapoiksi ja "tukkeuttava ilma" "typeksi", koska. se ei tue elämää, vahingoittaa elämää.

Lavoisier-kokemus

Ilman pääkomponentti meille on happi, sitä on ilmassa 21 tilavuusprosenttia. Happi laimennetaan suurella määrällä typpeä - 78% ilmatilavuudesta ja suhteellisen pienellä määrällä inerttejä jalokaasuja - noin 1%. Ilmassa on myös vaihtelevia komponentteja - hiilimonoksidia (IV) tai hiilidioksidia ja vesihöyryä, joiden määrä riippuu useista syistä. Nämä aineet pääsevät ilmakehään luonnollisesti. Tulivuorenpurkaukset vapauttavat ilmakehään rikkidioksidia, rikkivetyä ja alkuainerikkiä. Pölymyrskyt edistävät pölyn ilmaantumista ilmaan. Typen oksideja pääsee ilmakehään myös sähköisten salamapurkausten aikana, jolloin ilmassa oleva typpi ja happi reagoivat keskenään, tai maaperän bakteerien toiminnan seurauksena, jotka voivat vapauttaa typen oksideja nitraateista; edistävät tätä sekä metsäpalot ja turvesuiden palamista. Orgaanisten aineiden tuhoutumisprosesseihin liittyy erilaisten kaasumaisten rikkiyhdisteiden muodostuminen. Ilmassa oleva vesi määrää sen kosteuden. Muilla aineilla on negatiivinen rooli: ne saastuttavat ilmakehän. Esimerkiksi kaupunkien ilmassa on paljon hiilidioksidia, joissa ei ole vehreyttä, vesihöyryä - valtamerten ja merien pinnan yläpuolella. Ilma sisältää pienen määrän rikkioksidia (IV) tai rikkidioksidia, ammoniakkia, metaania, typpioksidia (I) tai typpioksiduulia, vetyä. Teollisuusyritysten, kaasu- ja öljykenttien tai tulivuorten lähellä oleva ilma on erityisen kyllästynyt niihin. Yläilmakehässä on toinen kaasu - otsonia. Ilmassa lentää myös monenlaista pölyä, jonka huomaamme helposti katsoessamme sivulta verhon takaa putoavan ohuen valonsäteen pimennettyyn huoneeseen.

Ilman pysyvät kaasut:

· Happi

· Typpi

· inertit kaasut

Ilman muuttuvat kaasut:

· Hiilimonoksidi (IV)

· Otsoni

· Muut

Johtopäätös.

1. Ilma on luonnollinen kaasumaisten aineiden seos, jossa jokaisella aineella on ja säilyy fysikaaliset ja kemialliset ominaisuutensa, joten ilma voidaan erottaa.

2. Ilma on väritön kaasumainen liuos, tiheys - 1,293 g / l, lämpötilassa -190 0 C se muuttuu nestemäiseksi. Nestemäinen ilma on sinertävää nestettä.

3. Elävät organismit ovat läheistä sukua ilman aineille, joilla on tietty vaikutus niihin. Ja samaan aikaan elävät organismit vaikuttavat siihen, koska ne suorittavat tiettyjä toimintoja: redox - hapettavat esimerkiksi hiilihydraatit hiilidioksidiksi ja pelkistävät sen hiilihydraateiksi; kaasu - imee ja vapauttaa kaasuja.

Siten elävät organismit loivat aiemmin ja ylläpitävät planeettamme ilmakehää miljoonia vuosia.

Ilmansaaste - uusien epätyypillisten fysikaalisten, kemiallisten ja biologisten aineiden joutuminen ilmakehän ilmaan tai näiden aineiden luonnollisen keskimääräisen pitkän aikavälin pitoisuuden muutos ilmassa.

Fotosynteesin aikana hiilidioksidi poistuu ilmakehästä, ja hengitys- ja mädäntymisprosesseissa se palautuu takaisin. Näiden kahden kaasun välinen tasapaino, joka muodostui planeetan evoluution aikana, alkoi häiriintyä varsinkin 1900-luvun jälkipuoliskolla, kun ihmisen vaikutus luontoon alkoi kasvaa. Toistaiseksi luonto on selviytynyt tämän tasapainon rikkomuksista valtameren veden ja sen levien ansiosta. Mutta kuinka kauan luonnonvoimat kestävät?

Kaavio. Ilmansaaste

Tärkeimmät ilmansaasteet Venäjällä

Autojen määrä kasvaa jatkuvasti, etenkin suurissa kaupungeissa, vastaavasti haitallisten aineiden päästöt ilmaan kasvavat. Autojen "omatunnolla" 60% kaupungin haitallisten aineiden päästöistä!
Venäläiset lämpövoimalat päästävät jopa 30 % saasteista ilmakehään, ja vielä 30 % on teollisuuden osuus (rautametallien ja ei-rautametallien metallurgia, öljyntuotanto ja öljynjalostus, kemianteollisuus ja rakennusmateriaalien tuotanto). Luonnonlähteiden aiheuttaman ilmansaasteen taso on tausta ( 31–41% ), se muuttuu vähän ajan myötä ( 59–69% ). Tällä hetkellä ihmisperäisen ilmakehän saastumisen ongelma on saanut maailmanlaajuisen luonteen. Mitä epäpuhtauksia, jotka ovat vaarallisia kaikille eläville olennoille, pääsee ilmakehään? Näitä ovat kadmium, lyijy, elohopea, arseeni, kupari, noki, merkaptaanit, fenoli, kloori, rikki- ja typpihappo ja muut aineet. Tulevaisuudessa tutkimme joitain näistä aineista, opimme niiden fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet ja puhumme niiden tuhoavasta voimasta terveydellemme.

Maapallon ympäristön saastumisen laajuus, Venäjä

Missä maailman maissa ajoneuvojen pakokaasut saastuttavat eniten ilmaa?
Pakokaasujen aiheuttaman ilmansaastumisen suurin vaara uhkaa maita, joilla on tehokas ajoneuvokanta. Esimerkiksi Yhdysvalloissa moottoriajoneuvot aiheuttavat noin 1/2 kaikista haitallisista päästöistä ilmakehään (jopa 50 miljoonaa tonnia vuodessa). Länsi-Euroopan autokanta päästää vuosittain jopa 70 miljoonaa tonnia haitallisia aineita ilmaan, ja esimerkiksi Saksassa 30 miljoonaa autoa muodostaa 70 % haitallisten päästöjen kokonaismäärästä. Venäjällä tilannetta pahentaa se, että käytössä olevat ajoneuvot täyttävät ympäristöstandardit vain 14,5 %.
Se saastuttaa ilmakehän ja lentoliikenteen monien tuhansien lentokoneiden pakokaasuilla. Asiantuntijoiden arvioiden mukaan maailmanlaajuisen ajoneuvokannan (joka on noin 500 miljoonaa moottoria) toiminnan seurauksena pelkästään hiilidioksidia pääsee ilmakehään 4,5 miljardia tonnia vuodessa.
Miksi nämä epäpuhtaudet ovat vaarallisia? Raskasmetallit - lyijy, kadmium, elohopea - vaikuttavat haitallisesti ihmisen hermostoon, hiilimonoksidi - veren koostumukseen; rikkidioksidi reagoi sade- ja lumiveden kanssa muodostaen happoa ja aiheuttaa happosadetta. Mikä on näiden saasteiden laajuus? Tärkeimmät happosateiden leviämisalueet ovat USA, Länsi-Eurooppa ja Venäjä. Viime aikoina niihin pitäisi sisällyttää myös Japanin, Kiinan, Brasilian ja Intian teollisuusalueet. Rajat ylittävän luonnon käsite liittyy happaman sateen leviämiseen - niiden muodostumisalueiden ja laskeumaalueiden välinen etäisyys voi olla satoja tai jopa tuhansia kilometrejä. Esimerkiksi Etelä-Skandinavian happosateiden suurin "syyllinen" ovat Ison-Britannian, Belgian, Alankomaiden ja Saksan teollisuusalueet. Kanadan Ontarion ja Quebecin provinsseissa happosateita siirretään Yhdysvaltojen naapurialueilta. Venäjän alueella länsituulet kuljettavat nämä sateet Euroopasta.
Epäsuotuisa ekologinen tilanne on kehittynyt Koillis-Kiinassa, Japanin Tyynenmeren vyöhykkeellä, Mexico Cityn, Sao Paulon ja Buenos Airesin kaupungeissa. Venäjällä vuonna 1993 231 kaupungissa, joissa asuu yhteensä 64 miljoonaa ihmistä, haitallisten aineiden pitoisuus ilmassa ylitti normin. 86 kaupungissa 40 miljoonaa ihmistä elää olosuhteissa, joissa saastuminen ylittää normin 10 kertaa. Näitä kaupunkeja ovat Brjansk, Tšerepovets, Saratov, Ufa, Tšeljabinsk, Omsk, Novosibirsk, Kemerovo, Novokuznetsk, Norilsk, Rostov. Haitallisten päästöjen määrässä mitattuna Venäjällä ensimmäisellä sijalla on Uralin alue. Joten Sverdlovskin alueella ilmakehän tila ei täytä standardeja 20 alueella, joilla asuu 60% väestöstä. Karabashin kaupungissa, Tšeljabinskin alueella, kuparisulatto päästää vuosittain ilmakehään 9 tonnia haitallisia yhdisteitä jokaista asukasta kohden. Täällä syövän ilmaantuvuus on 338 tapausta 10 000 asukasta kohti.
Hälyttävä tilanne on kehittynyt myös Volgan alueella, Etelä-Länsi-Siperiassa, Keski-Venäjällä. Uljanovskissa, Venäjän keskiarvoa enemmän, ihmiset kärsivät ylempien hengitysteiden sairauksista. Keuhkosyövän ilmaantuvuus on 20-kertaistunut vuodesta 1970, ja kaupungissa on yksi Venäjän korkeimmista imeväiskuolleisuusluvuista.
Dzeržinskin kaupungissa suuri määrä kemian yrityksiä on keskittynyt rajoitetulle alueelle. Viimeisten 8 vuoden aikana täällä on tapahtunut 60 erittäin myrkyllistä ainetta ilmakehään, mikä on johtanut hätätilanteisiin, joissakin tapauksissa ihmisten kuolemaan. Volgan alueella kaupunkilaisille putoaa vuosittain jopa 300 tuhatta tonnia nokea, tuhkaa, nokea, hiilioksideja. Moskova on Venäjän kaupungeista 15. sijalla ilmansaasteiden kokonaismäärässä.

Ilmakehän ilman pääkomponentit ovat happi (noin 21 %), typpi (78 %), hiilidioksidi (0,03-0,04 %), vesihöyry, inertit kaasut, otsoni, vetyperoksidi (noin 1 %).

Happi on ilman olennaisin osa. Sen suoralla osallistumisella kaikki oksidatiiviset prosessit ihmisen ja eläimen kehossa etenevät. Lepotilassa ihminen kuluttaa happea noin 350 ml minuutissa, ja raskaassa fyysisessä työssä kulutetun hapen määrä moninkertaistuu.

Hengitetty ilma sisältää 20,7-20,9 % happea ja uloshengitysilma noin 15-16 %. Siten kehon kudokset imevät noin 1/4 hengitetyn ilman koostumuksessa olevasta hapesta.

Ilmakehässä happipitoisuus ei muutu merkittävästi. Kasvit imevät hiilidioksidia ja hajottavat sen sitoakseen hiiltä, ​​kun taas vapautunut happi vapautuu ilmakehään. Hapen muodostumisen lähde on myös vesihöyryn fotokemiallinen hajoaminen yläilmakehässä auringon ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta. Ilman tasaisen koostumuksen varmistamisessa on tärkeää myös ilmavirtojen sekoittuminen ilmakehän alemmissa kerroksissa. Poikkeuksena ovat hermeettisesti suljetut huoneet, joissa ihmisten pitkän oleskelun vuoksi happipitoisuus voi laskea merkittävästi (sukellusveneet, suojat, paineistetut lentokoneiden matkustamot jne.).

Keholle hapen osapaine * on tärkeä, ei sen absoluuttinen pitoisuus hengitetyssä ilmassa. Tämä johtuu siitä, että hapen siirtyminen alveolaarisesta ilmasta vereen ja verestä kudosnesteeseen tapahtuu osapaineeron vaikutuksesta. Hapen osapaine laskee noustessa merenpinnan yläpuolelle (taulukko 1).

Taulukko 1. Hapen osapaine eri korkeuksissa

Erittäin tärkeää on hapen käyttö sairauksien hoidossa, joihin liittyy happinälkä (happiteltat, inhalaattorit).

Hiilidioksidi. Ilmakehän hiilidioksidipitoisuus on melko vakio. Tämä pysyvyys selittyy sen liikkuvuudella luonnossa. Huolimatta siitä, että hajoamisprosesseihin ja organismin elintärkeään toimintaan liittyy hiilidioksidin vapautuminen, sen pitoisuuden merkittävää kasvua ilmakehässä ei tapahdu, koska kasvit imevät hiilidioksidia. Samaan aikaan hiili menee orgaanisten aineiden rakentamiseen ja happi pääsee ilmakehään. Uloshengitysilma sisältää jopa 4,4 % hiilidioksidia.

Hiilidioksidi on hengityskeskuksen fysiologinen aiheuttaja, joten tekohengityksen aikana sitä lisätään pieniä määriä ilmaan. Suurina määrinä sillä voi olla narkoottinen vaikutus ja se voi aiheuttaa kuoleman.

Hiilidioksidilla on myös hygieeninen merkitys. Sen sisällön mukaan arvioidaan asuin- ja julkisten tilojen (eli tilojen, joissa ihmiset ovat) ilman puhtaus. Ihmisten kerääntyessä huonosti ilmastoituihin tiloihin, samanaikaisesti ilmaan kertyvän hiilidioksidin kanssa, muiden ihmisten jätetuotteiden pitoisuus kasvaa, ilman lämpötila nousee ja sen kosteus kasvaa.

On todettu, että jos sisäilman hiilidioksidipitoisuus ylittää 0,07-0,1 %, ilma saa epämiellyttävän hajun ja voi häiritä kehon toimintatilaa.

Ilman lueteltujen ominaisuuksien muutosten samansuuntaisuus asuintiloissa ja hiilidioksidipitoisuuden nousu sekä sen sisällön määrittämisen yksinkertaisuus mahdollistavat tämän indikaattorin käytön ilmanlaadun hygieeniseen arviointiin ja ilmanlaadun tehokkuuteen. ilmanvaihto julkisissa tiloissa.

typpeä ja muita kaasuja. Typpi on ilmakehän ilman pääkomponentti. Elimistössä se on liuenneessa tilassa vereen ja kudosnesteisiin, mutta ei osallistu kemiallisiin reaktioihin.

Tällä hetkellä on kokeellisesti osoitettu, että kohonneen paineen olosuhteissa ilman typpi aiheuttaa eläimissä hermo-lihaskoordinaatiohäiriön, sitä seuraavan kiihtymisen ja narkoottisen tilan. Tutkijat havaitsivat samanlaisia ​​ilmiöitä sukeltajilla. Helium-happiseoksen käyttö sukeltajien hengityksessä mahdollistaa laskeutumissyvyyden nostamisen 200 metriin ilman voimakkaita myrkytyksen oireita.

Sähköisten salamapurkausten aikana ja auringon ultraviolettisäteilyn vaikutuksesta ilmaan muodostuu pieni määrä muita kaasuja. Niiden hygieeninen arvo on suhteellisen pieni.

* Kaasun osapaine kaasuseoksessa on paine, jonka tietty kaasu tuottaisi, jos se valtaisi koko seoksen tilavuuden.

Ilmakehän alemmat kerrokset koostuvat kaasuseoksesta, jota kutsutaan ilmaksi. , jossa nestemäiset ja kiinteät hiukkaset ovat suspendoituneet. Jälkimmäisen kokonaismassa on merkityksetön verrattuna ilmakehän koko massaan.

Ilmakehän ilma on seos kaasuja, joista pääasialliset ovat typpi N2, happi O2, argon Ar, hiilidioksidi CO2 ja vesihöyry. Ilmaa ilman vesihöyryä kutsutaan kuivaksi ilmaksi. Lähellä maan pintaa kuivassa ilmassa on 99 % typpeä (78 tilavuus- tai 76 massa-%) ja happea (21 tilavuus- tai 23 massa-%). Loput 1 % laskee lähes kokonaan argonille. Vain 0,08 % jää jäljelle hiilidioksidista CO2. Lukuisat muut kaasut ovat osa ilmaa tuhannesosina, miljoonasosina ja jopa pienempinä prosenttiosina. Näitä ovat krypton, ksenon, neon, helium, vety, otsoni, jodi, radon, metaani, ammoniakki, vetyperoksidi, typpioksiduuli jne. Kuivan ilmakehän ilman koostumus lähellä maan pintaa on esitetty taulukossa. yksi.

pöytä 1

Kuivan ilmakehän ilman koostumus lähellä maan pintaa

Kuivan ilman prosenttiosuus maan pinnan lähellä on hyvin vakio ja käytännössä sama kaikkialla. Vain hiilidioksidipitoisuus voi muuttua merkittävästi. Hengitys- ja palamisprosessien seurauksena sen tilavuuspitoisuus suljettujen, huonosti tuuletettujen tilojen sekä teollisuuskeskusten ilmassa voi nousta useita kertoja - jopa 0,1-0,2%. Typen ja hapen prosenttiosuus muuttuu melko merkityksettömästi.

Todellisen ilmakehän koostumus sisältää kolme tärkeää muuttuvaa komponenttia - vesihöyryä, otsonia ja hiilidioksidia. Ilman vesihöyryn pitoisuus vaihtelee huomattavasti, toisin kuin ilman muissa komponenteissa: maan pinnalla se vaihtelee prosentin sadasosista useisiin prosenttiin (0,2 prosentista polaarisilla leveysasteilla 2,5 prosenttiin päiväntasaajalla ja joissakin tapauksissa vaihtelee lähes nollasta 4 prosenttiin. Tämä selittyy sillä, että ilmakehässä vallitsevissa olosuhteissa vesihöyry voi siirtyä nestemäiseen ja kiinteään tilaan ja päinvastoin päästä uudelleen ilmakehään maan pinnalta haihtumisen vuoksi.

Vesihöyryä pääsee jatkuvasti ilmakehään haihtumalla veden pinnalta, kosteasta maaperästä ja kasvien hengityksen kautta, kun taas eri paikoissa ja eri aikoina sitä tulee eri määriä. Se leviää ylöspäin maan pinnalta ja kulkeutuu ilmavirtojen mukana paikasta toiseen.

Ilmakehässä voi esiintyä kylläisyyttä. Tässä tilassa vesihöyryä on ilmassa määrä, joka on suurin mahdollinen tietyssä lämpötilassa. Vesihöyryä kutsutaan kyllästävä(tai kylläinen), ja sitä sisältävä ilma kylläinen.

Kyllästystila saavutetaan yleensä, kun ilman lämpötila laskee. Kun tämä tila saavutetaan, lämpötilan edelleen laskeessa osa vesihöyrystä muuttuu tarpeettomaksi ja tiivistyy muuttuu nestemäiseksi tai kiinteäksi. Ilmaan ilmestyy vesipisaroita ja pilvien ja sumujen jääkiteitä. Pilvet voivat haihtua uudelleen; muissa tapauksissa pisaroita ja pilvien kiteitä, jotka kasvavat, voivat pudota maan pinnalle sateen muodossa. Kaiken tämän seurauksena vesihöyryn pitoisuus ilmakehän jokaisessa osassa muuttuu jatkuvasti.

Tärkeimmät sääprosessit ja ilmaston ominaisuudet liittyvät ilmassa olevaan vesihöyryyn ja sen siirtymiseen kaasumaisesta tilasta nestemäiseen ja kiinteään tilaan. Vesihöyryn esiintyminen ilmakehässä vaikuttaa merkittävästi ilmakehän ja maan pinnan lämpöolosuhteisiin. Vesihöyry absorboi voimakkaasti maan pinnan lähettämää pitkäaaltoista infrapunasäteilyä. Hän puolestaan ​​itse lähettää infrapunasäteilyä, josta suurin osa menee maan pinnalle. Tämä vähentää maan pinnan ja siten myös ilman alempien kerrosten yöllistä jäähtymistä.

Veden haihtumiseen maan pinnalta kuluu suuria määriä lämpöä, ja vesihöyryn tiivistyessä ilmakehään tämä lämpö siirtyy ilmaan. Kondensoitumisesta syntyvät pilvet heijastavat ja absorboivat auringon säteilyä matkalla maan pinnalle. Pilvisateet ovat olennainen sään ja ilmaston osatekijä. Lopuksi vesihöyryn läsnäolo ilmakehässä on välttämätöntä fysiologisten prosessien kannalta.

Vesihöyryllä, kuten kaikilla kaasuilla, on elastisuutta (painetta). Vesihöyryn paine e verrannollinen sen tiheyteen (pitoisuus tilavuusyksikköä kohti) ja sen absoluuttiseen lämpötilaan. Se ilmaistaan ​​samoissa yksiköissä kuin ilmanpaine, ts. joko sisään elohopeamillimetriä, joko sisään millibaareita.

Vesihöyryn painetta kyllästyessä kutsutaan kylläisyyden elastisuus. se vesihöyryn suurin mahdollinen paine tietyssä lämpötilassa. Esimerkiksi lämpötilassa 0° kyllästyselastisuus on 6,1 mb . Jokaista 10° lämpötilaa kohden kyllästyselastisuus noin kaksinkertaistuu.

Jos ilmassa on vähemmän vesihöyryä kuin tarvitaan sen kyllästämiseen tietyssä lämpötilassa, voidaan määrittää, kuinka lähellä ilma on kyllästymistä. Laske tätä varten suhteellinen kosteus. Tämä on todellisen joustavuuden suhteen nimi e vesihöyry ilmassa kyllästysjoustoon E samassa lämpötilassa prosentteina ilmaistuna, ts.

Esimerkiksi lämpötilassa 20 ° kyllästyselastisuus on 23,4 mb. Jos todellinen höyrynpaine ilmassa on 11,7 mb, niin ilman suhteellinen kosteus on

Vesihöyryn paine lähellä maan pintaa vaihtelee millibaarin sadasosista (erittäin alhaisissa lämpötiloissa talvella Antarktiksella ja Jakutiassa) 35 mbiin (lähellä päiväntasaajaa). Mitä lämpimämpää ilma on, sitä enemmän se voi sisältää vesihöyryä ilman kyllästystä ja siksi sitä suurempi vesihöyryn elastisuus voi olla siinä.

Suhteellinen kosteus voi ottaa kaikki arvot - nollasta täysin kuivaan ilmaan ( e= 0) 100 %:iin kyllästystilalle (e = E).

Ilman kemiallinen koostumus

Ilmalla on seuraava kemiallinen koostumus: typpi - 78,08%, happi - 20,94%, inertit kaasut - 0,94%, hiilidioksidi - 0,04%. Nämä pintakerroksen indikaattorit voivat vaihdella merkityksettömien rajojen sisällä. Ihminen tarvitsee pohjimmiltaan happea, jota ilman hän ei voi elää, kuten muut elävät organismit. Mutta nyt on tutkittu ja todistettu, että myös muut ilman ainesosat ovat erittäin tärkeitä.

Happi on väritön ja hajuton kaasu, joka liukenee hyvin veteen. Ihminen hengittää levossa noin 2722 litraa (25 kg) happea päivässä. Uloshengitysilma sisältää noin 16 % happea. Kehon oksidatiivisten prosessien voimakkuuden luonne riippuu kulutetun hapen määrästä.

Typpi on väritön ja hajuton kaasu, inaktiivinen, sen pitoisuus uloshengitysilmassa ei juuri muutu. Sillä on tärkeä fysiologinen rooli ilmakehän paineen luomisessa, mikä on elintärkeää, ja yhdessä inerttien kaasujen kanssa laimentaa happea. Kasviruokien (erityisesti palkokasvien) kanssa typpi sitoutuneessa muodossa pääsee eläinten kehoon ja osallistuu eläinproteiinien ja vastaavasti ihmiskehon proteiinien muodostumiseen.

Hiilidioksidi on väritön kaasu, jolla on hapan maku ja omituinen haju, hyvin veteen liukeneva. Keuhkoista uloshengitetyssä ilmassa on jopa 4,7 %. Hiilidioksidipitoisuuden nousu 3 % sisäänhengitetyssä ilmassa vaikuttaa negatiivisesti kehon tilaan, esiintyy pään puristumistuntemuksia ja päänsärkyä, verenpaine nousee, pulssi hidastuu, tinnitusta ilmenee ja henkistä kiihottumista voi esiintyä. havaittu. Kun hiilidioksidipitoisuus nousee 10 %:iin hengitetyssä ilmassa, tapahtuu tajunnan menetys ja sitten hengityspysähdys. Suuret pitoisuudet johtavat nopeasti aivokeskusten halvaantumiseen ja kuolemaan.

Tärkeimmät ilmakehän saastuttavat kemialliset epäpuhtaudet ovat seuraavat.

hiilimonoksidi(CO) - väritön, hajuton kaasu, niin kutsuttu "hiilimonoksidi". Se muodostuu fossiilisten polttoaineiden (hiili, kaasu, öljy) epätäydellisen palamisen seurauksena hapen puutteen olosuhteissa alhaisissa lämpötiloissa.

Hiilidioksidi(CO 2) tai hiilidioksidi - väritön kaasu, jolla on hapan haju ja maku, hiilen täydellisen hapettumisen tuote. Se on yksi kasvihuonekaasuista.

rikkidioksidi(SO 2) tai rikkidioksidi on väritön kaasu, jolla on pistävä haju. Sitä muodostuu rikkipitoisten fossiilisten polttoaineiden, pääasiassa kivihiilen, palamisen aikana sekä rikkimalmien käsittelyn aikana. Se osallistuu happosateiden muodostumiseen. Pitkäaikainen altistuminen rikkidioksidille johtaa verenkiertohäiriöihin ja hengityspysähdyksiin.

typpioksidit(oksidi ja typpidioksidi). Muodostuu kaikissa palamisprosesseissa enimmäkseen typpioksidin muodossa. Typpioksidi hapettuu nopeasti dioksidiksi, joka on punavalkoinen kaasu, jolla on epämiellyttävä haju ja joka vaikuttaa voimakkaasti ihmisen limakalvoihin. Mitä korkeampi palamislämpötila, sitä voimakkaammin typen oksidien muodostuminen on.

Otsoni- kaasu, jolla on ominainen haju, vahvempi hapetin kuin happi. Sitä pidetään yhtenä myrkyllisimmistä yleisistä ilmansaasteista. Ilmakehän alemmassa kerroksessa otsonia muodostuu fotokemiallisten prosessien seurauksena, joihin liittyy typpidioksidia ja haihtuvia orgaanisia yhdisteitä (VOC).

hiilivedyt- hiilen ja vedyn kemialliset yhdisteet. Näitä ovat tuhansia erilaisia ​​ilman epäpuhtauksia, joita löytyy palamattomasta bensiinistä, kuivapesunesteistä, teollisuusliuottimista ja muista. Monet hiilivedyt ovat vaarallisia sinänsä. Esimerkiksi bentseeni, yksi bensiinin komponenteista, voi aiheuttaa leukemiaa ja heksaani voi aiheuttaa vakavia vaurioita ihmisen hermostolle. Butadieeni on voimakas syöpää aiheuttava aine.

Johtaa- hopeanharmaa metalli, myrkyllinen missä tahansa tunnetussa muodossa. Käytetään laajasti juotteiden, maalien, ammusten, painoseosten jne. valmistuksessa. Lyijy ja sen yhdisteet joutuessaan ihmiskehoon vähentävät entsyymien toimintaa ja häiritsevät aineenvaihduntaa, lisäksi niillä on kyky kertyä ihmiskehoon. Lyijyyhdisteet muodostavat erityisen uhan lapsille ja häiritsevät heidän henkistä kehitystään, kasvuaan, kuuloaan, lapsen puhetta ja keskittymiskykyään.

Freonit- ryhmä ihmisen syntetisoimia halogeeneja sisältäviä aineita. Freoneja, jotka ovat kloorattuja ja fluorattuja hiilejä (CFC), edullisina ja myrkyttömänä kaasuna, käytetään laajalti kylmäaineina jääkaapeissa ja ilmastointilaitteissa, vaahdotusaineina, sekä aerosolipakkausten (lakat, deodorantit).

teollisuuspölyä Niiden muodostumismekanismista riippuen ne jaetaan seuraaviin luokkiin:

mekaaninen pöly - muodostuu tuotteen jauhamisen seurauksena teknologisen prosessin aikana,

sublimaatit - muodostuvat aineiden höyryjen tilavuuskondensoitumisen seurauksena prosessilaitteen, laitteiston tai yksikön läpi kulkevan kaasun jäähdytyksen aikana,

lentotuhka - savukaasun sisältämä palamaton polttoainejäännös suspensiona muodostuu sen mineraalisista epäpuhtauksista palamisen aikana,

teollinen noki - kiinteää erittäin dispergoitunutta hiiltä, ​​joka on osa teollista päästöä, muodostuu hiilivetyjen epätäydellisen palamisen tai termisen hajoamisen aikana.

Suspendoituneita hiukkasia kuvaava pääparametri on niiden koko, joka vaihtelee laajalla alueella - 0,1 - 850 mikronia. Vaarallisimmat hiukkaset ovat 0,5 - 5 mikronia, koska ne eivät laskeudu hengitysteihin ja juuri niitä ihminen hengittää.

Dioksiinit kuuluvat polykloorattujen polysyklisten yhdisteiden luokkaan. Tällä nimellä yhdistetään yli 200 ainetta - dibentsodioksiinit ja dibentsofuraanit. Dioksiinien pääalkuaine on kloori, joka joissain tapauksissa voidaan korvata bromilla, lisäksi dioksiinit sisältävät happea, hiiltä ja vetyä.

Ilmakehän ilma toimii eräänlaisena kaikkien muiden luonnonkohteiden saastumisen välittäjänä, mikä myötävaikuttaa suurten saastemassojen leviämiseen pitkiä matkoja. Ilmassa kulkevat teollisuuden päästöt (epäpuhtaudet) saastuttavat valtameriä, happamoivat maaperää ja vettä, muuttavat ilmastoa ja tuhoavat otsonikerrosta.